Методы практической биохимии - Уильямс Б.
Скачать (прямая ссылка):
э.д.с. всей цепи с помощью потенциометра (разд. 7.1 и 7.2). В качестве электрода сравнения используют водородный электрод. Окислительно-восстановительные пары имеют положительные или отрицательные окислительно-восстановительные потенциалы в зависимости от того, являются ли они окисляющими или восстанавливающими по отношению к стандартному водородному электроду. Измеряемая э.д.с. зависит от соотношения окисленной и восстановленной форм и от pH и практически не зависит от их истинных концентраций. Ниже приведены используемые в этой методике обозначения; все величины измеряют обычно при 25° С. Eh — измеряемый потенциал пары произвольного, но известного состава (например, смесь с концентрацией окисленной и восстановленной форм 0,03 М и 0,1 М соответственно при pH 6);
Е0 — окислительно-восстановительный потенциал пары с концентрацией компонентов 1 М при pH 0;
Е° — Е0 при единичной активности компонентов;
Е' соответствует Е° при отличных от 0 pH и, если специально не оговорено, pH принимается равным 7.
ЕЛ связан с Е° следующим уравнением:
Гл. 7. Потенциометрия, электрометрия и полярография 229
где л — число электронов, переносимых в расчете на одну молекулу, F — число Фарадея, Т — абсолютная температура, R — универсальная газовая постоянная.
Наиболее часто в биологических экспериментах пользуются величиной Е'\ ее значения для разных систем приведены в табл. 7.2. Теоретически система может быть окислена парой с более положительным, чем у нее самой, Е'. Та же система будет окислять пару р болеее отрицательным Е'\ положение равновесия определяется разницей между этими двумя потенциалами.
Таблица 7.2
Значения Е' (рН7, 298К) для некоторых окмслителыю-восстановмтельных пар (с любезного разрешения проф. J. Gareth Morris, 1974).
Пара
вольты “
+0,80 ^----//2 Oj/Hjjf
+0,70 -
+або -
¦Щ50 ---
+<0,40 ------Нитрат/Нитрит
+0,30 ---1/2 рг/НгОа
+азо =---Кротонил-КоЛ/
+0,10 Еутирил-КоА
ппп -----Фумарат/Сукцинат
-0,10 ---
-0,20 -----Пируват/Дактат
-0,30 -
-0,40 =----Н+///2Н2
-0,50 ---
-0,60 L----Ацтат/Ацетшьде-
гид
иЕстестввнные"
переносчики
электронов
-Удшсинон окии/восет. -Цитохрам b
~ЗГ.
I
I _______ ____________
'.IX—~ВтаминК? акйифост.
_ j ~~~Ри6редоксин оат/вахт |—ттротш/кош/мит
=4—ФАД/ФАД-^г
Ш/ткшдфм
И Искусственные " пёреносчики электронов
—j щроцианид
- ши/восст.
_ окисл/восст-
— окисл/восст
синт
-Фвносафрашн скисл/восет.
окисл./восст.
-Штилвиолош ОКШ./ВОССГП.
Изменение свободной энергии реакции можно рассчитать по уравнению
AG' = tiF Д?',
где AG' — изменение свободной энергии, ДЕ' — разность потенциалов двух взаимодействующих систем при условии, что число п у них одинаково.
Для живой клетки результат взаимодействия двух окислительно-восстановительных систем с очень близкими Е' предсказать трудно, так как это зависит от конкретных условий внутри клетки. Фак-
230 Часть III. Аналитические методы
торами, влияющими на это взаимодействие, являются pH и относительные концентрации компонентов двух данных пар, особенно если один из продуктов устраняется. Это означает, что на практике могут происходить и такие реакции, которые теоретически кажутся маловероятными. При исследовании окислительно-восстановительных реакций следует иметь в виду, что при наличии в среде связывающего данное вещество агента величина Е' может искажаться.
Примером окислительно-восстановительных реакций in vivo является перенос электронов в хлоропластах и митохондриях. В обоих случаях в системе имеется цепь переносчиков, по которым передаются электроны (и,возможно,ионы водорода). В митохондриях электроны от НАД - Н или сукцината в конечном счете переносятся на кислород, а в хлоропластах существует нециклический процесс передачи электронов от молекулы воды к НАДФ+. Каждому из переносчиков, участвующих в этом процессе, присущ свой окислительно-восстановительный потенциал. В митохондриях переносчик с самым отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом стоит в цепи первым, а с самым положительным — последним. Электроны передаются по цепи от одного переносчика к другому, и в результате этого процесса энергия запасается в виде АТФ. В хлоропластах процесс передачи осложнен тем, что в двух местах транспортной цепи электрон переходит от соединения с более положительным окислительно-восстановительным потенциалом к соединению с более отрицательным потенциалом; на этих этапах используется энергия солнечного света. Остальные переносчики в цепи располагаются в порядке возрастания их потенциалов, и электроны от предыдущего переносчика к последующему могут переходить самопроизвольно. Суммарный же процесс нуждается в притоке энергии и не может происходить в темноте.
