Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
Oceń projekt

Podsumowanie

bg‑cyan

Reakcje utleniania‑redukcji (reakcje redoks)

Reakcje redoksreakcja redoksReakcje redoks to wszystkie reakcje chemiczne, w których dochodzi zarówno do redukcjiredukcjaredukcji, jak i utlenianiautlenianieutleniania. Katalizowane są przez enzymy z klasy oksydoreduktazoksydoreduktazyoksydoreduktaz, których przykładem jest dehydrogenaza alkoholowadehydrogenaza alkoholowadehydrogenaza alkoholowa. Reakcje redukcji wiążą się z przejściem danego atomu lub związku chemicznego z wyższego stopnia utlenienia na niższy. Natomiast utlenianie polega na przejściu danego atomu na wyższy stopień utlenienia.

Podczas reakcji utleniania dochodzi do oddawania elektronów przez dany atom lub związek, a akceptor tych elektronów nazywany jest utleniaczemutleniaczutleniaczem. Z kolei w trakcie redukcji dany związek przyjmuje elektrony od donora elektronów, który jest w tym przypadku reduktoremreduktorreduktorem.

RW3ZyTow41JiR1
Grafika przedstawia przebieg reakcji niekontrolowanej oraz przebieg oddychania komórkowego. Przykładem reakcji niekontrolowanej jest tu synteza cząsteczki wody. Cząsteczka wodoru łączy się z tlenem, w wyniku czego powstaje cząsteczka wody. Energia swobodna (G) maleje podczas tej reakcji, a w jej wyniku następuje wybuchowe uwolnienie energii cieplnej i świetlnej. W przypadku oddychania komórkowego jony wodoru pochodzące z pokarmu, za pośrednictwem NADH oddają elektrony, które następnie przechodzą przez łańcuch oddechowy, w wyniku zachodzi kontrolowane uwalnianie energii potrzebnej do syntezy ATP oraz synteza ATP. Następnie elektrony te wraz z jonami wodoru i tlenem tworzą cząsteczkę wody.
Schematyczne przedstawienie reakcji redoks.
Źródło: Englishsquare sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑cyan

Rola uniwersalnych przenośników elektronów i protonów w reakcjach redoks

Energia zawarta w pokarmie jest stopniowo odbierana i magazynowana w cząsteczkach uniwersalnych przenośników elektronów i protonów, a następnie może zostać wykorzystana w komórce do syntezy innych cząsteczek, w tym ATP.

Dinukleotyd nikotyno‑amidoadeninowy

NADNADNAD to związek organiczny. Może występować w formie zredukowanej, jako NADH, oraz w formie utlenionej, jako NADIndeks górny +. Cząsteczka NADIndeks górny + jest dinukleotydem. Może związać jeden proton (HIndeks górny +) oraz dwa elektrony, czyli ulegać redukcji, w wyniku której powstaje NADH.

Fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego

NADP, w odróżnieniu od NAD, ma dodatkowy element – resztę fosforanową, dlatego związek ten nazywamy fosforanem. W reakcjach redukcji NADPIndeks górny + jest w stanie przyjąć proton (HIndeks górny +) oraz dwa elektrony, co powoduje jego przekształcenie w formę zredukowaną, czyli NADPHNADPHNADPH.

Dinukleotyd flawinoadeninowy

FADFADFAD powstaje w organizmie z witaminy BIndeks dolny 2, czyli ryboflawiny. FAD może przyjąć dwa elektrony oraz dwa protony (HIndeks górny +), w wyniku czego powstaje zredukowana forma tego nukleotydu, czyli FADHIndeks dolny 2.

RSGcaI9kTH7WW1
Grafika przedstawia schemat redukcji i utlenienia przenośników elektronów i protonów w reakcjach redoks. NADP plus redukuje się do NADPH plus H plus. Powstaje on w wyniku oderwania dwóch wodorów od cząsteczki A, w wyniku czego ulega ona utlenieniu. Natomiast NADP powstaje w wyniku utlenienia NADPH plus H plus. Cząsteczka B ulega redukcji do cząsteczki B, przyłączając do swojej struktury dwa wodory.
Schematyczne przedstawienie redukcji i utleniania przenośników elektronów i protonów w reakcjach redoks. Kation NADP+ jest formą utlenioną związku NADP, który ma zdolność przyłączania atomów wodoru pochodzących od substratu. NADPH (forma zredukowana) powstaje przez oderwanie dwóch elektronów i dwóch protonów od zredukowanego związku organicznego (cząsteczki A). Podczas tego procesu elektrony oraz jeden proton zostają przyłączone do NADP+, a jeden z protonów w postaci jonu H+ zostaje uwolniony do środowiska, co wyrażamy zapisem NADPH + H+. Kolejny cykl reakcji redoks rozpoczyna się, gdy atom wodoru zostanie przeniesiony na utlenioną cząsteczkę B.
Źródło: Englishsquare sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Forma utleniona

Forma zredukowana

Przykładowe reakcje, w których biorą udział

NADIndeks górny +

NADH + HIndeks górny +

glikoliza, reakcja pomostowa, cykl Krebsa, łańcuch oddechowy

FAD

FADHIndeks dolny 2

cykl Krebsa, łańcuch oddechowy

NADPIndeks górny +

NADPH + HIndeks górny +

fotosynteza

R1Wzvq0g0YWd71
Grafika przedstawia współzależność reakcji. W wyniku addycji tlenu do wodoru powstaje cząsteczka wody. Jest to niekontrolowana reakcja której towarzyszy wybuchowe uwolnienie anergii cieplnej i świetlnej. Wodór pozyskiwany z pokarmu, za pośrednictwem NADH rozkładany jest na wodór oraz elektrony. Elektrony są wykorzystywane w łańcuchu oddechowym. Jest to kontrolowany proces uwalniania energii potrzebnej do syntezy ATP. Po wykorzystaniu oba substraty, wodór, elektrony oraz tlen wykorzystywane są do produkcji wody.
Bezpośrednie przeniesienie elektronów z atomu wodoru na tlen, w wyniku którego powstaje cząsteczka wody, jest reakcją silnie egzoergiczną, prowadzącą do wydzielenia dużej ilości energii w postaci ciepła i światła. Taka eksplozja nie byłaby korzystna dla komórki, gdyż zbyt duża porcja uwalnianej energii mogłaby doprowadzić do jej uszkodzenia. Rozwiązaniem jest odbieranie energii z pokarmu stopniowo, co się wiąże z przyłączaniem elektronów i protonów pochodzących z dostarczonych związków organicznych do uniwersalnych przenośników elektronów i protonów, a następnie ich oddawaniem na inne cząsteczki. Prowadzi to do stopniowego uwalniania energii w reakcjach redoks, która może być wykorzystana do syntezy ATP, a przykładem takiego mechanizmu jest łańcuch oddechowy.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

dehydrogenaza alkoholowa
dehydrogenaza alkoholowa

enzym z klasy oksydoreduktaz; katalizuje reakcję przekształcenia aldehydu octowego w etanol

FAD
FAD

dinukleotyd flawinoadeninowy, złożona z kwasu adenozynomonofosforowego i nukleotydu flawinowego pochodna witaminy BIndeks dolny 2 – ryboflawiny; FAD bierze udział w reakcjach oksydacyjno‑redukcyjnych; wiąże dwa atomy wodoru, tworząc FADHIndeks dolny 2, który przekazuje następnie elektrony do tlenu za pośrednictwem łańcucha oddechowego

NAD
NAD

dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy; NADH + HIndeks górny + jest formą zredukowaną, a NADIndeks górny +, formą utlenioną; pełni istotną rolę w procesach oddychania komórkowego, jest akceptorem elektronów i protonów w procesach utleniania komórkowego

NADPH
NADPH

fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego; forma zredukowana (NADPH + HIndeks górny +) jest głównym donorem elektronów w biosyntezach redukcyjnych, np. przy biosyntezie kwasów tłuszczowych, fotosyntetycznym cyklu Calvina–Bensona (faza ciemna fotosyntezy),reakcjach hydroksylacji; forma utleniona (NADPIndeks górny +) to ostateczny akceptor elektronów w fotosyntetycznym łańcuchu przenośników elektronów

oksydoreduktazy
oksydoreduktazy

enzymy katalizujące reakcje utleniania i redukcji (reakcje redoks)

reakcja redoks
reakcja redoks

reakcja utleniania‑redukcji, w której dochodzi do przeniesienia jednego lub więcej elektronów od atomu, jonu lub cząsteczki donora (czyli reduktora) do akceptora (czyli utleniacza)

redukcja
redukcja

proces polegający na pobraniu elektronu (elektronów) przez jon lub atom, w wyniku czego maleje stopień utlenienia pierwiastka

reduktor
reduktor

substancja chemiczna, która oddaje elektrony substancji redukowanej, a sama ulega utlenieniu

utleniacz
utleniacz

substancja chemiczna, która jest akceptorem elektronów pochodzących od reduktora, a sama ulega redukcji

utlenianie
utlenianie

proces polegający na oddaniu elektronu (elektronów) przez jon, atom lub grupę atomów, w wyniku czego podwyższa się stopień utlenienia pierwiastka oddającego elektrony

Film samouczek
Sprawdź się