14257fc50bc406ef33f49ad14aa3f48b

Содержание

Слайд 2

ПЛАН

Окислительно-восстановительная реакция (ОВР). Сопряженная окислительно-восстановительная пара.
Типы ОВР.
Направление ОВР. Red-ox потенциал; факторы, влияющие

ПЛАН Окислительно-восстановительная реакция (ОВР). Сопряженная окислительно-восстановительная пара. Типы ОВР. Направление ОВР. Red-ox
на его величину.
Связь Red-ox потенциала с термодинамическими характеристиками ОВР.
Кинетика ОВР. Принцип Шеффера.
Особенности ОВР в организме.
Типы биологических ОВР. Внутримолекулярная дисмутация.
Межмолекулярные ОВР, особенности их протекания.
Red-ox процессы при патологии.

Слайд 3

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)…

…химические реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов (СО) вследствие

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)… …химические реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов (СО)
перераспределения электронов между ними.
Согласно электронной теории Л.Писаржевского (конец 19в.) в ОВР протекает 2 процесса:
отдача (окисление) электронов;
присоединение (восстановление) электронов.
Окислитель – акцептор электронов.
Восстановитель – донор электронов.

Слайд 4

Сопряжённая окислительно-восстановительная пара

Любую ОВР можно представить как единство двух противоположных превращений –

Сопряжённая окислительно-восстановительная пара Любую ОВР можно представить как единство двух противоположных превращений
окисления и восстановления ☟:
ox1 + red2 ↔ сопр.red1 + сопр. ox 2
Ox1/сопр.red1
сопр.ox2/red2
Процессы окисления и восстановления можно представит схемами ☟:
ox1 + ē ↔ сопр.red1
red2 – ē ↔ сопр.ox2

сопряжённые ОВ пары

Слайд 5

Направление ОВР

В ОВР имеет место конкуренция за ē между окислителями, что может

Направление ОВР В ОВР имеет место конкуренция за ē между окислителями, что
быть выражено схемой:
red1 ↔ ox1 + ē + ox2 ↔ red2
? ОВР самопроизвольно протекают в сторону превращения сильного окислителя и сильного восстановителя в слабый сопряжённый восстановитель и слабый сопряжённый окислитель.

Слайд 6

Red-ox потенциал …

… количественная мера силы окислителя (способность забирать ē)

Pt

Fe3+

Fe2+

ē

ē

Pt

Fe3+

ē

ē

Fe2+

Уравнение Нернста-Петерса

Red-ox потенциал … … количественная мера силы окислителя (способность забирать ē) Pt

Слайд 7

Факторы, влияющие на величину Red-ox потенциала

Red-ox потенциал характеризует сопряжённую ОВ пару.
?

Факторы, влияющие на величину Red-ox потенциала Red-ox потенциал характеризует сопряжённую ОВ пару.
Чем больше величина red-ox потенциала пары, тем сильнее окислитель в паре и слабее сопряжённый ему восстановитель.
На величину Red-ox потенциала влияют:
концентрация окисленной и восстановленной форм ОВ пары;
температура;
рН;
лигандное окружение.

Слайд 8

Лигандное окружение…

… необходимо учитывать в биологическом ОВП.
Возможны 2 варианта:
лиганд образует более прочный

Лигандное окружение… … необходимо учитывать в биологическом ОВП. Возможны 2 варианта: лиганд
комплекс с восстановителем пары; величина Red-ox потенциала ↑;
лиганд образует более прочный комплекс с окислителем пары; величина Red-ox потенциала ↓.

Слайд 9

Связь Red-ox потенциалов с термодинамическими характеристиками ОВР

Исходные формулы:
Модифицированные формулы

Связь Red-ox потенциалов с термодинамическими характеристиками ОВР Исходные формулы: Модифицированные формулы

Слайд 10

Принцип Шеффера

? С большей скоростью, как правило, протекают те реакции, в ходе

Принцип Шеффера ? С большей скоростью, как правило, протекают те реакции, в
которых окислитель и восстановитель обмениваются равным числом электронов.

Слайд 11

Особенности ОВР в организме

Для характеристики свойств природных ОВ пар вместо ϕ° используют

Особенности ОВР в организме Для характеристики свойств природных ОВ пар вместо ϕ°
величины формальных (mid-point) потенциалов ϕ°′ при Сox = Сred = 1 моль/л, Т=310К, рН=7,4;
Реакции биоокисления − экзэргонические и, поэтому, часто сопряжены с получением АТФ из АДФ. Возможно сопряжение и с эндэргоническими реакциями восстановления.

Слайд 12

Особенности ОВР в организме

При биоокислении органических соединений меняется только степень окисления атома

Особенности ОВР в организме При биоокислении органических соединений меняется только степень окисления
углерода.
Реакции биоокисления−восстановления многоступенчатые и на каждой стадии действуют свои ферменты.
В природных органических соединениях степени окисления атомов элементов-органогенов равны: Н+1, N-3, O-2, S-2, P+5, Cот-4 до+4.

Слайд 13

Особенности ОВР в организме

Степень окисления любого атома углерода равна Σ числа всех

Особенности ОВР в организме Степень окисления любого атома углерода равна Σ числа
его связей с атомами более электроотрицательных элементов (S, N, O), учитываемых со знаком «+», и числа связей с атомами Н, учитываемых со знаком «-», а все его связи с соседними атомами углерода не учитываются.
СН3−СН2−ОН

-3

-1

Слайд 14


Типы биологических ОВР

Внутримолекулярная дисмутация возможна при наличии в молекуле субстрата атомов углерода

− Типы биологических ОВР Внутримолекулярная дисмутация возможна при наличии в молекуле субстрата
с различными степенями окисления.

ē


- 2

0

Н

ОН

Слайд 15

Типы биологических ОВР

Вывод: ферменты, под действием которых происходят разобранные ОВР реакции в

Типы биологических ОВР Вывод: ферменты, под действием которых происходят разобранные ОВР реакции
передаче и приёме электронов не участвуют.

0

-2

ē

-1

-1

NH2

H

NH4

Слайд 16

Типы биологических ОВР

Межмолекулярные ОВР с участием ферментов, в составе которых коферменты или

Типы биологических ОВР Межмолекулярные ОВР с участием ферментов, в составе которых коферменты
кофакторы.

Коферменты − сложные органические соединения, способные к обратимым ОВ превращениям за счёт дисмутации их атомов углерода. Прочно связаны с белком фермента. В качестве кофермента ОВ действия чаще используют ОВ пары

+1

-1

-2

0

Слайд 17

Типы биологических ОВР

ОВР с участием НАД+ описывается уравнением:
ОВ свойства коферментов в организме

Типы биологических ОВР ОВР с участием НАД+ описывается уравнением: ОВ свойства коферментов
зависят от того, концентрация какой из форм преобладает.
Так, в гепатоцитах: , а ,
поэтому, НАД+ ведёт себя как окислитель, а НАДФН как восстановитель .

НАД+ + Н-субстрат-Н ↔ НАДН + субстрат + Н+aq

Ox 1

Red 2

c. Red 1

c. Ox 2

Слайд 18

Витамин РР

Витамин РР участвует в синтезе НАД+ и при его недостатке возникает

Витамин РР Витамин РР участвует в синтезе НАД+ и при его недостатке
заболевание Pellagra. Суточная норма витамина РР − 25 мг.

Слайд 19

Электроннотранспортная цепь (ЭТЦ) митохондрий

ЭТЦ − пример действия ферментов с кофакторами.
Фермент в

Электроннотранспортная цепь (ЭТЦ) митохондрий ЭТЦ − пример действия ферментов с кофакторами. Фермент
этом случае является комплексом, в котором белок связан с КО − катионом переходного металла, выполняющим роль кофактора (чаще Fe, Cu, реже Mn, Mo). Кофакторы проявляют переменную Val, отдавая и принимая ē.

Митохондрии (электронограмма)

Слайд 20

Электроннотранспортная цепь (ЭТЦ) митохондрий

Cyt (Fe3+) + ē ↔ Cyt (Fe2+)
В митохондрии идёт

Электроннотранспортная цепь (ЭТЦ) митохондрий Cyt (Fe3+) + ē ↔ Cyt (Fe2+) В
реакция:
½О2 + 2Н+ + 2ē → Н2О
Особенности этой реакции:
В ЭТЦ задействован комплекс ферментов для постепенного переноса ē от субстрата к О2;
Роль доноров и акцепторов ē выполняют кофакторы, которые окисляются и восстанавливаются в осциллирующем режиме;

Слайд 21

Электроннотранспортная цепь (ЭТЦ) митохондрий

Перенос ē осуществляется вдоль membrana interna митохондрии, а перенос

Электроннотранспортная цепь (ЭТЦ) митохондрий Перенос ē осуществляется вдоль membrana interna митохондрии, а
протонов − из memb. Interna в межмембранное пространство.
Перенос Н+ − эндэргонический процесс. Обратный процесс поступления Н+ в митохондрию через протонные каналы − экзэргонический процесс. Высвобождающаяся при этом Е расходуется на синтез АТФ из АДФ и НРО32- .

Слайд 22

Электроннотранспортная цепь (ЭТЦ) митохондрий

H

ē

Ox1(Fe 3+)

Red1(Fe 2+)

Ox2(Fe 3+)

Red2(Fe 2+)

Ox3(Fe 3+)

Red3(Fe 2+)

H+

H+

ē

O2

Электроннотранспортная цепь (ЭТЦ) митохондрий H ē Ox1(Fe 3+) Red1(Fe 2+) Ox2(Fe 3+)

Слайд 23

Электроннотранспортная цепь (ЭТЦ) митохондрий

Н

Н+

ē

Ox1 (Fe3+)

Red1 (Fe2+)

ē

Ox2

Red2

ē

Ox3

Red3

ē

O2

Электроннотранспортная цепь (ЭТЦ) митохондрий Н Н+ ē Ox1 (Fe3+) Red1 (Fe2+) ē

Слайд 24

Red → Ox процессы при патологии

Патологические Red→Ox процессы вызваны попаданием в организм

Red → Ox процессы при патологии Патологические Red→Ox процессы вызваны попаданием в
сильных окислителей:
перманганатов, нитратов, хроматов, оксидов азота и т.д.

Слайд 25

Red → Ox процессы при патологии

NO3− + 2H+ + 2ē → NO2−

Red → Ox процессы при патологии NO3− + 2H+ + 2ē →
+ H2O
NO2− + Hb + 2H+ ↔ метHb + NO + H2O
Norm=2% Pat=60−70%
NO + Hb ↔ Hb−NO (нитрозогемоглобин)
+ → + Н2О

Слайд 26

Заключение

Любая ОВР представляет собой единство двух противоположных превращений – окисления и восстановления,

Заключение Любая ОВР представляет собой единство двух противоположных превращений – окисления и
в которых участвуют 2-е сопряженные окислительно-восстановительные пары.
Направление ОВР определяется превращением сильных оксилителя и восстановителя в слабые сопряженные окислитель и восстановитель. Количественной мерой силы окислителя и восстановителя выступает Red-ox потенциал.
Внутримолекулярная дисмутация, как и любая другая реакция, протекающая в организме, контролируется ферментами, которые не участвуют в передаче и приеме электронов.
В межмолекулярных ОВР роль окислителя или восстановителя выполняют коферменты и кофакторы ферментов.
Попадание в организм сильных окислителей создает конкуренцию кислороду и ведет к появлению не предусмотренных природой ОВР.
Имя файла: 14257fc50bc406ef33f49ad14aa3f48b.pptx
Количество просмотров: 56
Количество скачиваний: 0