Válts MeRSZ+ -ra!

MeRSZ online
okoskönyvtár

Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.

Erdődi Ferenc, Gergely Pál, Vereb György

Általános és bioszervetlen kémia

Redoxifolyamatok az anyagcserében

Számos biológiailag fontos reakcióban történik elektronátmenet, ezért a folyamat szabadentalpia-változása jól megítélhető az elektródpotenciál értékéből. A 50. táblázatban összegyűjtöttük néhány biokémiai átalakulás pH = 7,00 értéken mért standard elektródpotenciálját (ε°’).
 
50. táblázat. Standard elektródpotenciálok 25 °C-on és pH = 7,00 értéken
Redoxifolyamat (oxidált + ne– redukált)
n
ε°’ (V)
α-ketoglutarát → szukcinát + CO2(g)
2
–0
,67
acetát → acetaldehid
2
–0
,60
2 H+ + 2 e– → H2(g) (pH = 7,00!)
2
–0
,41
NAD+ + H+ + 2 e– → NADH
2
–0
,32
NADP+ + H+ + 2 e– → NADPH
2
–0
,32
acetaldehid → etanol
2
–0
,20
piruvát →laktát
2
–0
,19
fumarát → szukcinát
2
0
,03
dehidroaszkorbát → aszkorbát
2
0
,08
citokróm-c1 (Fe3+) → citokróm-c1 (Fe2+)
1
0
,22
1/2 O2(g) + 2 H+ + 2 e– → H2O(l)
2
0
,81
 
Az elektródpotenciál értéke akkor függ a pH-tól, ha a H+ (vagy OH–) is részt vesz a redoxireakcióban. A biokémiai redoxifolyamatokban ez gyakorlatilag mindig így van. Az elektródpotenciál vonatkoztatási alapja ilyenkor is a standard hidrogénelektród ([H+] = 1 M, azaz pH = 0,00).
A hidrogénelektród potenciálja pH = 7,00 értéken nem nulla, hanema redukciós félcella-reakció alapján:
 
2 H+ +2 e– → H2 (g)
 
kiszámítható a Nemst-egyenletből:
 
search
 .
 
Az egyenletben ε° = 0,00 (a standard hidrogénelektród potenciálja), [termék] = 1 (mivel a H2 gáz nyomását barban kell megadni és 0,1 MPa= 1 bar), [reaktáns] = [H+]2 = (1,00·10–7)2 = 1,00·10–14 (mivel pH = 7,00 megfelel [H+] = 1,00 0–7 M-nak) és n = 2 (2 mól elektron megy át).
 
search
 .
 
A 48. táblázatban és 50. táblázatban egyaránt szerepel a víz képződését leíró redoxireakció, de az elektródpotenciálok nem azonosak: ε° = 1,225 V, ill. ε°’ = 0,81 V. A különbség a pH = 7,00 hidrogénelektród potenciáljának felel meg.
 
A redoxifolyamatok elektródpotenciáljából következtethetünk két redoxirendszer közötti elektronátmenetre. Igy pl. a
 
NAD+ + H++2 e– → NADH
ε°’= –0,32 V
piruvát + 2 H+ + 2 e– → laktát
ε°’2 = –0,19 V
 
folyamatok a standard elektródpotenciáloknak megfelelően úgy kapcsolódnak össze, hogy a piruvát redukálódik laktáttá és a NADH oxidálódik NAD+-vá!
 
NADH → NAD++ H++2 e–
ε°’1 = –0,32 V
 
A két részreakció összevonható és kiszámítható a standard elektródpotenciál-változása:
 
piruvát + NADH + H+ → laktát + NAD+
ε°’ = ε°’1 + ε°’2 = 0,32 V + (–0,19 V) = 0,13 V .
 
A standard szabadentalpia-változás (AG") értéke a piruvát redukciója során NADH jelenlétében az alábbi módon számítható:
 
∆G°’ = –nF∆ε°’ = –2 mol · 96487 J V–1mo1–1 · 0,13 V = –25087 J = –25,09 kJ.
 
A szabadentalpia-változás előjele mutatja, hogy a reakció a felírt irányban önként végbemegy.
A fenti példában a standard elektródpotenciál alkalmazását mutattuk be biokémiai reakcióra, amikor a redoxifolyamatban részt vevő anyagok egységnyi koncentrációban vannak jelen. A valóságban ilyen arányok nem fordulnak elő, ezért a Nernst-egyenlet általános alakját is alkalmaznunk kell, vagyis az aktuális elektródpotenciálok értékeit számítjuk:
 
 
A 108. ábrán a példánkban szereplő két redoxifolyamat elektródpotenciál-változását mutatjuk be. Látható, hogy pl. a NAD+(ox.)/NADH(red.) elektródpotenciálja akkor azonos a standard elektródpotencíállal (
search
 = –0,32 V), amikor az oxidált és redukált koncenlrációk aránya egy. Az elektródpotenciál pl. kevésbé negatív, ha a NAD+ koncentrációja nagyobb, mint a NADH koncentrációja. A laktát oxidációja piruváttá önként is lejátszódhat, ha a sejtben sok az oxidált NAD+ (pl. a 108. ábrán az 1. pont feletti koncentrációarányban) és a redukált laktát (2. pont alatt).
 
108. ábra. Elektródpotenciál változása. A szaggatott vonalak a két redoxirendszer pH=7,00 mellett mért standard elektródpotenciálját (ε°’) jelölik. A piruvát/laktát rendszer elektródpotenciálja nem mindig kevésbé negatív, mint a NAD+/NADH rendszeré. Ezért a piruvát redukciója mellett (ami standard elektródpotenciálokból következik). a laktát oxidációja is lejátszódhat önként
 
Általános és bioszervetlen kémia

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 705 1

Orvostudomány

A könyv feladata, hogy az orvostudományt, gyógyszerésztudományt és biológiát választó egyetemi szak hallgatóit és e téma iránt érdeklődőket megismertesse egyrészt a kémia tudomány alapjaival, az általános kémiával, másrészt a fémek és nemfémes elemek biológiai szerepével, a bioszervetlen kémiával vagy másképp, szervetlen biokémiával.

Hivatkozás: https://mersz.hu/erdoddi-gergely-vereb-altalanos-es-bioszervetlen-kemia//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero
Kivonat
fullscreenclose
printsave