Równoważnik redukcyjny - Reducing equivalent
W biochemii termin równoważnik redukcyjny odnosi się do dowolnej liczby związków chemicznych, które przenoszą równoważnik jednego elektronu w reakcjach redoks . Reakcja redoks (reakcja utleniania-redukcji) powoduje zmianę stanu utlenienia atomów lub jonów w wyniku faktycznego lub formalnego przeniesienia elektronów. Forma chemiczna jest redukowana, gdy otrzymuje elektrony i utlenia się, gdy traci elektrony. Odpowiednik redukujący służy jako donor elektronów w reakcji redoks i ulega utlenieniu (traci elektrony), gdy oddaje elektron do akceptora elektronów. Ekwiwalent redukujący może przekazać elektron na wiele sposobów: jako samotny elektron, jako atom wodoru, jako jon wodorkowy lub przez tworzenie wiązania z atomem tlenu.
Samotne elektrony
W reakcjach redoks z udziałem jonów metali, pojedyncze elektrony mogą być przenoszone z donora elektronów na akceptor elektronów. Oznacza to, że żadne inne atomy ani protony nie są przenoszone wraz z elektronem w reakcji redoks. Rozważmy na przykład następującą reakcję między jonami żelaza i miedzi:
Jon żelaza i miedzi rozpoczyna reakcję z podwójnym ładunkiem dodatnim (2+). Pod koniec reakcji ładunek miedzi zmniejszył się do pojedynczego ładunku dodatniego (1+), podczas gdy ładunek żelaza wzrósł do potrójnego ładunku dodatniego (3+). Zmiana ładunków wynika z przeniesienia pojedynczego elektronu z atomu żelaza na atom miedzi. W tej reakcji żelazo działa jako ekwiwalent redukujący, ponieważ przekazuje jeden ze swoich elektronów miedzi. W rezultacie żelazo ulega utlenieniu, ponieważ traci jeden ze swoich elektronów, co powoduje większy ładunek dodatni.
atom wodoru
Neutralny atom wodoru składa się z jednego elektronu i jednego protonu. Wartość elektroujemności wodoru 2,2 jest mniejsza niż elektroujemność atomów, z którymi wodór jest powszechnie związany, takich jak tlen, azot, węgiel lub fluor. Kiedy atom wodoru tworzy wiązanie kowalencyjne z bardziej elektroujemnym atomem, bardziej elektroujemny atom będzie miał większe powinowactwo do elektronu i częściowo odciągnie elektron od wodoru. Bardziej elektroujemny atom jest redukowany, ponieważ formalnie zyskuje elektrony zaangażowane w wiązanie kowalencyjne. I odwrotnie, gdy atom traci wiązanie z atomem wodoru, jest utleniany, ponieważ traci elektrony. Rozważmy na przykład reakcję z udziałem dinukleotydu flawinoadeninowego (FAD) i bursztynianu. W tej reakcji FAD jest redukowany do FADH 2, ponieważ przyjmuje dwa atomy wodoru z bursztynianu. Bursztynian służy jako równoważnik redukujący, ponieważ oddaje elektrony do FAD w postaci atomów wodoru i sam jest utleniany.
wodorek
Jon wodorkowy to anion wodoru składający się z jednego protonu i dwóch elektronów. Substancja chemiczna przekazująca wodorek jest równoważnikiem redukującym, ponieważ przekazuje równoważność co najmniej jednego elektronu, niezależnie od tego, czy jest on w postaci wodorku. Forma chemiczna, która przyjmuje jon wodorkowy zostanie zredukowana, ponieważ pozyskuje elektrony z jonu wodorkowego. Zredukowana forma dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADH) jest redukującym odpowiednikiem powszechnie spotykanym w biochemii, który przekazuje jon wodorkowy do akceptora elektronów w kompleksie I mitochondrialnego łańcucha transportu elektronów .
Tworzenie wiązań z atomem tlenu
Forma chemiczna o niższej elektroujemności niż tlen może służyć jako równoważnik redukujący, gdy wiąże się kowalencyjnie z atomem tlenu. Tlen jest wysoce elektroujemny i będzie miał większe powinowactwo do elektronów w wiązaniu kowalencyjnym, co skutkuje redukcją atomu tlenu. Kiedy atom o niższej elektroujemności tworzy wiązanie z tlenem, jest utleniany, ponieważ elektrony są przyciągane bliżej tlenu i od niego od niego. Rozważmy na przykład powstawanie kwasu karboksylowego z utleniania aldehydu . W tej reakcji węgiel został utleniony poprzez utworzenie wiązania kowalencyjnego z tlenem.
Zmniejszenie ekwiwalentów w mitochondrialnym łańcuchu oddechowym
Fosforylacja oksydacyjna to proces napędzający syntezę ATP za pomocą energii O 2 uwalnianej przez utlenianie równoważników redukujących. Występuje w mitochondrialnym łańcuchu transportu elektronów, który znajduje się w wewnętrznej błonie mitochondrialnej i składa się z transbłonowych kompleksów białkowych, które katalizują reakcje redoks. NADH i FADH 2 są równoważnikami redukującymi, które oddają elektrony odpowiednio w kompleksach I i II. Elektrony te są następnie przenoszone w wielokrotnych reakcjach redoks i przenoszone do kompleksów III i IV. Utlenianie równoważników redukujących w łańcuchu transportu elektronów uwalnia protony do przestrzeni międzybłonowej mitochondriów i utrzymuje gradient elektrochemiczny protonów. Gdy protony przesuwają się w dół gradientu elektrochemicznego przez transbłonową syntazę białka ATP , ATP jest generowane z ADP i nieorganicznej grupy fosforanowej. Aby utrzymać gradient protonów i wygenerować ATP, do łańcucha transportu elektronów dostarczane są równoważniki redukujące z wielu procesów, takich jak cykl TCA.
Zobacz też
Bibliografia
.svg){kind=small} |
Ten artykuł biochemiczny jest skrótem . Możesz pomóc Wikipedii, rozwijając ją . |