Электронные переносчики потенциалы

Окислительно-восстановительные электроды (редокс-электроды). Хингидронный электрод. Поскольку все потенциалопределяющие процессы протекают с участием электронов, каждый электрод может быть назван окислительно-восстановительным. Однако окислительно-восстановительными условились называть такие электроды, металл которых не принимает участия в окислительно-восстановительной реакции, а является только переносчиком электронов, процесс же окисления — восстановления протекает между ионами, находящимися в растворе. Схему электрода и уравнение потенциал-определяющего процесса записывают в виде [c.179]

Природа остроумно решила эту проблему ценой дополнительных энергетических затрат в тех случаях, когда место включения электронов с окисляемого субстрата находится ниже энергетического уровня, на котором образуется НАД Н2, работает система обратного переноса электронов, т.е. лифт , поднимающий электроны по дыхательной цепочке в сторону более отрицательного потенциала, необходимого для восстановления молекул НАД" . Процесс обратного транспорта электронов требует энергии, и часть молекул АТФ, получаемых за счет окислительного фосфорилирования на конечном этапе дыхательной цепи, тратится для образования восстановителя. Окисление соединений с положительным окислительно-восстановительным потенциалом происходит, таким образом, без участия флавопротеинов и хинонов. Эти переносчики функционируют только в процессе обратного переноса электронов. Следовательно, у таких эубактерий дыхательная цепь работает в двух направлениях осуществляет транспорт электронов для получения энергии в соответствии с термодинамическим потенциалом и перенос электронов против термодинамического потенциала, идущий с затратой энергии, чтобы синтезировать восстановитель (см. рис. 97). [c.370]

Вспомним теперь материал гл. 11, где говорилось, что в цикле Кальвина для превращения СОг в сахар необходимы как NADPH, так и АТР. Насколько нам известно, стехиометрия реакции определяется урав-лением (11-16). Помимо двух молекул NADPH, требуемых для восстановления одной молекулы СОг, нужны еще три молекулы АТР. Уместно спросить, откуда же они берутся. Z-схема дает на это простой ответ. Падение потенциала в цепи переноса электронов, соединяющей верхний конец фотосистемы II с нижним концом фотосистемы I, вполне достаточно для синтеза АТР в результате переноса электронов. По всей вероятности, на каждую пару электронов, проходящих по этой цепи переносчиков, синтезируется только одна молекула АТР. Поскольку, согласно стехиометрии уравнения (11-16), на каждую молекулу NADPH приходится Р/г молекулы АТР, должен существовать еще ка-кой-то механизм синтеза АТР. Кроме того, в хлоропластах, несомненно, протекает и множество других АТР-зависимых процессов, так что реальные потребности в АТР, генерируемом в ходе фотосинтеза, могут быть значительно выше. [c.39]

Ре(Зо/сс-электрод — это электрод из инертного металла, являющегося переносчиком электронов, погруженный в раствор, содержащий одновременно как окисленную, так и восстановленную формы, например, ионы Fe + и Fe2+ или Sn + и Sn2+. Потенциал редокс-электрода выражается уравнением [c.143]

В фотохимическом реакционном сосуде I фотосинтезирующие структуры (хлоропласты) осуществляют фотохимическую реакцию переноса электрона на экзогенный низкомолекулярный переносчик электронов А. При этом из воды выделяется молекулярный кислород. В реакторе II осуществляется каталитический перенос электронов на протоны с образованием молекулярного водорода. Экзогенный электронный переносчик А при этом должен обладать определенными свойствами окислительно-восстановительный потенциал пары восстановитель — переносчик должен быть близок к окислительно-восстановительному потенциалу водородного электрода в реакции получения водорода должен быть использован катализатор, осуществляющий перенос электронов с восстановленного акцептора (АН2) на протоны с образованием молекулярного водорода используемый акцептор А должен быть эффективным субстратом такого катализатора. [c.47]

Согласно одной из гипотез о механизме переноса протонов в дыхательной цепи (модель петель) выброс протонов из матрикса происходит в результате транспорта электронов мевду переносчиками П-атомов и чисто электронными переносчиками. К атомным переносчикам относят ФМП, убихинон, цитохром с- оксидазу. По теории Митчелла электрохимический трансмембранный потенциал ионов водорода является источником энергии для синтеза АТФ за счет обратного тока протонов через канал мембранной АТФ-синтетазы (Скулачев, 1989). [c.136]

Газовый электрод представляет собой платинированную Приложение Г) платиновую проволоку или пластинку, находящуюся в токе газа п помещенную в раствор, содержащий ионы, обменивающиеся с газом электронами. В выражение (XII. 15) для потенциала электрода входит безразмерное давление газа р, представляющее собой отношение давления в токе газа (в Па) к давлению, отвечающему одной атмосфере (1,013-10 Па). Если оба давления равны, то р = 1. Активность газа при невысоких давлениях с достаточной точностью принимают равной его давлению (стр. 33 и след.). Б описываемой системе а=р=1. В газовом электроде (или любой другой металл) не является только переносчиком электронов, так как на металле адсорбируется газ, находящийся в равновесии со свободным газом и ионами в растворе. [c.140]

На рис. 8.17,6 обе зоны загибаются вверх в области перехода по мере того, как материал приобретает свойства р-ти-. па. Миграция электронов по зоне проводимости из р- в л-область происходит так легко потому, что они двигаются вниз по градиенту в область меньшей энергии. Наоборот, дырки двигаются в свою область меньшей энергии (обратной по смыслу энергии электронов), мигрируя из п- в р-область. Миграция дырок или электронов в противоположных направлениях затрудняется потенциальным барьером, обусловленным смещением зон. Подразумеваемое в этой картине разделение зарядов означает, что в темноте в равновесных условиях потенциал изменяется поперек перехода, л-область имеет отрицательный потенциал относительно р-области, а собственно область перехода будет обеднена переносчиками заряда. [c.275]

Атомы самой платины не участвуют в электродном процессе, т. е. она служит лишь переносчиком электронов. В результате этого процесса электрод получает положительный заряд и притягивает анионы из раствора. На поверхности электрода образуется двойной электрический слой с определенным скачком потенциала. Этот электродный потенциал зависит от концентрации ионов Fe и Ре +. Знак потенциала и его значение определяются относительно стандартного водородного электрода в элементе [c.256]

ТОННОГО градиента. Интактные клетки реагируют на воздействие света выделением в среду протонов, приводящим к закислению среды. В суспензии пузырьков из фотосинтетических мембран (хроматофоров) свет вызывает перенос протонов, направленный внутрь. Таким образом, мембраны хроматофоров и тилакоидов имеют такую же полярность, как и субмитохондриальные пузырьки. Это будет поняты , если учесть, что все эти мембраны образуются путем впячивания внутрь и разрастания плазматической мембраны или же внутренней мембраны хлоропласта. Хотя точная локализация отдельных компонентов в мембране еще не установлена, можно думать, что переносчики водорода и электронов расположены и в мембране анаэробных фототрофных бактерий таким образом, что происходит разделение зарядов. В хроматофорах электроны транспортируются наружу, а протоны-внутрь. Создающийся протонный потенциал и служит движущей силой фотосинтетического фосфорилирования. [c.392]

Здесь AG ATP—это потенциал переноса (—AG гидролиза) ATP при фН 7 (табл. 3-5), а п — число электронов, проходящих по цепи, необходимое для синтеза одной молекулы АТР. Заметим, однако, что Ц верхней части уравнения п —это число электронов, необходимых ДЛЯ восстановления переносчика для цитохрома Ьк оно равно единице., [c.407]

Еще один тип экспериментов основан на уравновешивании цепи переноса электронов с внешней окислительно-восстановительной парой, потенциал которой известен, с использованием разобщенных митохондрий. Значение < для данного переносчика можно затем определить по отношению [окисл.]/ [восстан.] согласно уравнению (10-12). В то время как изменения в значении уравновешивающего потенциала Е отразятся иа отношении [скисл.]/[восстаЯ.], значение Г останется по- [c.408]

В настоящее время экспериментально определена последовательность расположения переносчиков электронов в дыхательной цепи (рис. 15.4). Следует обратить внимание, что окислительно-восстановительный потенциал переносчиков электронов в этой последовательности постепенно становится все более положительным. Структура и механизм обратимых окислительно-вос-становительных реакций превращения промежуточных переносчиков электронов приведен выше. [c.199]

В 1961 г. английский биохимик П. Митчел выдвинул хемиосмо-тическую (электрохимическую) гипотезу энергетического сопряжения окисления и фосфорилирования, которая в дальнейшем получила подтверждение и развитие во многом благодаря работам советских ученых (В. П. Скулачев, Е. А. Либерман). Принцип хемиосмотического сопряжения иллюстрирует рис. VI. 14. Субстрат АНг —донор водорода — окисляется на активном центре фермента, встроенного на внешней стороне мембраны митохондрии. При этом 2Н+ и А выбрасываются в окружающую среду, а два электрона переносятся на внутреннюю сторону мембраны по так называемой дыхательной цепи, ориентированной поперек мембраны. Локализованный на внутренней стороне переносчик электронов передает электроны акцептору водорода В (например, кислороду), который присоединяет 2Н+ из внутримитохондриального матрикса. Таким образом, окисление одной молекулы АНг приводит к возникновению 2Н+ во внешнем пространстве и исчезновению 2Н+ из внутреннего пространства митохондрии. Возникший градиент ионов водорода генерирует трансмембранный потенциал, который оказывается достаточным по величине для осуществления реакции фосфорилирования. Последняя состоит во взаимодействии АДФ с фосфатом Ф и приводит к образованию АТФ с поглощением 2Н+ из внешнего пространства и выделением 2Н+ в матрикс. Величина трансмембранного потенциала сравнительно 160 [c.160]

В дыхательной цепи цитохромы служат переносчиками электронов и располагаются соответственно величине окислительно-восстановительного потенциала следующим образом Ь, с , с, а, а , Гемо- [c.172]

Следует подчеркнуть, что последовательность расположения переносчиков такова, что значения потенциала ставновятся все более положительными. Каждый предыдущий, более восстановленный переносчик, находится в более высокоэнергетическом состоянии, чем каждый последующий. Другими словами, электроны переходят на все более низкий энергетический уровень. Компоненты дыхательной цепи расположены во внутренней митохондриальной мембране в виде высокоупорядоченных надмолекулярных ансамблей. Показано, что перенос электронов от НАДН к ФМН (1-й участок), от цит.Ь к ЦИТ.С) (2-й участок) и от цит. а, к О2 (3-й участок) сопряжены с фосфорилированием АДФ, т.е. происходит образование АТФ. Данные три участка называют участками окислительного фосфорилирования. Выяснено, что перенос пары электронов от НАДН к О2 сопровождается синтезом трех молекул АТФ. Это было показано отношением Р/О, т.е. числом молей Р, превращаемых на 1 грамм-атом израсходованного кислорода. [c.86]

В условиях равновесия потенциал индикаторного электрода будет зависеть от каждого окислительно-восстановительного процесса А и В, поскольку электрод служит переносчиком электронов в обоих равновесных процессах следовательно, величина потенциала индикаторного электрода будет равна [c.46]

Углеродные материалы с иммобилизованным ферментом гидрогеназа были использованы [216] для ускорения процесса электроокисления водорода. В качестве медиатора — переносчика электронов с активного центра гидрогеназы на электрод был использован метилвиологен. Редокс-потенциал системы МВ +/ УМВ+ составляет -Ь 0,011 В, т. е. весьма близок к равновесному потенциалу водородного электрода. Суммарным результатом совокупности реакций (Е — фермент) [c.210]

Фундаментальная особенность энергетики живых систем заключается в том, что трансформация энергии в процессах жизнедеятельности осуществляется в окислительно-восстанови-тельных реакциях с участием ферментов и белковых переносчиков электрона. В результате исследований последних десяти лет обнаружен удивительный по своей простоте и универсальности молекулярный механизм преобразования энергии в клетках, включающий транспорт электронов и сопряженную с ним поляризацию биологической мембраны. Локализованные и структурно организованные в биологических мембранах белки осуществляют процессы обмена электронами. При этом часть энергии процесса трансформируется в концентрационный потенциал ионов водорода, поляризующий биологическую мембрану [1—3]. [c.68]

В стационарном состоянии суммарную скорость процесса синтеза аммиака лимитирует вторая реакция. При взаимодействии азота с водородом катализатор служит переносчиком электронов. Активность катализатора зависит от его окислительно-восстановительного потенциала и работы выхода электронов. Чем выше восстановительная способность катализатора (отдача электронов), тем активнее катализатор. По-видимому, при отсутствии растворенных ионов железа (дефектов) синтез аммиака не идет, несмотря на наличие металлического железа, так как само по себе железо не является катализатором синтеза аммиака. [c.153]

Ф.— низкопотенциальные переносчики электронов. При pH 7,55 окислительно-восстановительный потенциал Ф. из бактерий Е =—А 1 ле Ф. из хлоропластов — 432 мв при pH 7,55. [c.211]

Система II, согласно рассматриваемой схеме, поставляет электроны, необходимые для образования восстановленного переносчика потенциал последнего должен быть достаточно вы- сок для того, чтобы система I, окисляя переносчик, могла восстановить НАДФ. Из схемы вытекает, что если система II не поглощает квантов света, то кислород не должен выделяться. Опыты по эффекту Эмерсона показывают, что на самом деле чистый дальний красный свет способен вызвать выделение некоторого количества кислорода, но это, возможно, проистекает от того, что система II частично поглощает этот свет. [c.273]

Полагают, что белки переносящей электроны цепи расположены в мембране таким образом, чтобы система работала в каком-то одном направлении (векторно) это означает, что в качестве неотъемлемой части процесса восстановления и последующего окисления последовательных электронных переносчиков протоны без сопровождающих анионов выталкиваются с наружной стороны мембраны, т. е. в межмембранное пространство. В результате может произойти как понижение pH в жидкости межмембранного пространства, так и возникновение электрического потенциала ДЧ на мембране причем внутренняя сторона ее заряжается отрицательно. Возвращение протонов в обратном направлении через мембрану осуществляется через тот мембранный белок, к которому присоединен Р] — АТР-синтетаза (обратимая АТРаза) с активным центром на внутренней матриксной стороне. Направление и силу [c.445]

В какой последовательности действуют переносчики, через которые яроходит поток электронов При обсуждении этого вопроса мы возьмем за основу схему, приведенную на рис. 10-11, хотя некоторые детали пока еще неизвестны. В основе приведенной схемы лежат результаты, полученные при использовании нескольких разных подходов. Во-первых, есть основания думать, что переносчики располагаются в порядке возрастания восстановительного потенциала — на рис. 10-11 сДе-еа направо. Впрочем, это положение не обязательно должно строго со- [c.397]

Другой экспериментальный подход, также основанный на равновесии в цепи переноса электронов, сводится к измерению наблюдаемого потенциала переносчика, входящего в состав цепи, в зависимости от концентраций АТР, ADP и Ри Наблюдаемый потенциал Е рассчитывают, исходя из значения lg([oкн л.]/[вo тaн.] ), согласно уравнению (10-12), в котором представляет собой известный потенциал средней точки сопряженной пары (табл. 3-7), а п — число электронов, необходимое для восстановления одной молекулы переносчика р —АО со, 0,0592. [окнсл.] пР п ° [восстав.] [c.407]

Однако если цепь переноса электронов на участке от р-оксибутира-та до цитохрома к жестко сопряжена с синтезом одной молекулы АТР, то наблюдаемый потенциал переносчика будет определяться не только приложенным потенциалом Е уравновешивающей системы, но также и степенью фосфорилирования адениловой системы [уравнение (10-13)] [c.407]

По значениям митохондриальные переносчики разбиваются на четыре изопотеициальиые группы с потенциалами —0,30, 0, 0,22 и / 0,39 В (табл. 10-6). Когда жестко сопряженные митохондрии переходят в состояние 4 (низкое содержание ADP, высокое содержание АТР, присутствие Ог, но низкая скорость дыхания), наблюдаемые потенциалы изменяются. У самой низкой изопотенцнальной группы, включающей NAD+/NADH, потенциал снижается до —0,38 В, что соответствует состоянию восстановления переносчиков слева от первого участка фосфорилирования на рис. 10-И. Группы 2 и 3 остаются вблизи их Потенциалов средней точки —0,05 и +0,26 В. В этих условиях разность потенциалов между последовательными группами переносчиков составляет 0,32 В, чего вполне достаточно для образования одной молекулы АТР на каждую перенесенную пару электронов, при отношении i p 10 М [уравнение (10-13)]. [c.409]

Механизм фотосинтетического фосфорилирования сходен с синтезом АТФ в процессе окислительного фосфорилирования в митохондриях. Система переносчиков электронов интегрирована в мембрану тилакоида таким образом, что перенос пары электронов создает поток протонов с наружной поверхности тилакоида внутрь, pH на внутренней поверхности тилакоида может достигать 4 и ниже. Таким образом, на мембране создается электрохимический протонный потенциал АцН+, который используется интегрированной в мембрану Н -зависимой сиитетазой для синтеза АТФ (рис. 16.3). Структура этого фермента аналогична митохондриальной АТФ-синтетазе (гл. 15) и обычно обозначается как СРд—СР Символ С означает, что этот ферментный комплекс локализован в хлоропластах сЫогорШз ) и, подобно митохондриальной Н" -зависимой-АТФ-синтетазе, включает гидрофобный, интегрированный в мембрану тилакоида компонент (СРд) и гидрофильный комплекс (СР]), катализирующий синтез АТФ. [c.215]

Различия в потенциалах между смежными переносчиками электрона не должны быть слишком малы, так как при этом цепь электронного транспорта передает окислительный потенциал к субстрату. Однако, как указывалось ранее, скорость процесса переноса электрона должна увеличиваться с уменьшением различий в энергиях между двумя соседними состояниями. Оба эти условия в значительной степени осуществляются, по-види-мому, в биологических окислительно-восстановительных цепях, где разность потенциалов между соседними цепями порядка 100 мв и й7 /е 27 мв при 37°. [c.101]

Недавно было сконструировано устройство,, в котором мембраны хлоропластов использовались в составе фотогальваниче-ского элемента для генерирования тока. При освеш,ении объединенных полуэлементов зарегистрирован потенциал 220 мВ и ток. 800 M( iA при плотности тока 16 мкА/см (использованы платиновые электроды). В одном полуэлементе мембранами хлоропластов осуществляется фотолиз воды, в то время как в другош идет только частичная реакция (фотосистема I) с образованием, низкого потенциала. Полуэлементы соединены искусственной мембраной, проницаемой для ионов, но не для переносчика электронов (красителя). Возможно, эту очень интересную фото гальваническую батарею удастся модифицировать так, что у двух ее полюсов будут выделяться Ог и Нг, а тока она давать не будет. [c.83]

Представление об участии специфических белков-переносчиков в транспорте ионов подтверждают данные о действии ряда антибиотиков и синтетических веществ. Речь идет о ионофорах. Это соединения с относительно небольшой молекулярной массой (500-2000), молекулы которых снаружи гидрофобны, а внутри гидрофильны. Обладая гидрофобными свойствами, они диффундируют в липидную мембрану. Из антибиотиков-ионофоров наиболее, 1звестен валиномицин он диффундирует внутрь мембраны и катализирует транспорт (унипорт) ионов К , Сз , КЬ" или КН . Поэтому присутствие таких катионов в суспензионной среде приводит к выравниванию заряда по обе стороны мембраны (как бы короткому замыканию) и тем самым к падению протонного потенциала. Другие ио-нофоры образуют каналы, по которым могут проходить ионы. Существуют также синтетические соединения, повышающие протонную проводимость мембран наиболее известный переносчик протонов - карбонилцианид-и-трифторме-токсифенилгидразон. Он действует как разобщитель -нарушает сопряжение синтеза АТР с транспортом электронов, перенося в клетку протоны в обход АТР-синтазы. Изучение мембранного транспорта привело к важным результатам, которые согласуются с хемиосмотической теорией преобразования энергии и подкрепляют ее. [c.260]

У гемоглобина и родственных ему пигментов функция простетической группы состоит в переносе О2, причем присоединение и отш епление кислорода не влияет на валентность иона железа, которое во всех случаях остается в двухвалентном состоянии. У гидропероксидаз простетическая группа переносит и разлагает перекиси, ВО — ОН, сохраняя при этом свой ион железа в окисленном состоянии (Ее +). В противоположность этому цитохромы не связывают никаких субстратов, но зато атом железа у них постоянно переходит из двухвалентного в трехвалентное состояние и обратно. Именно поэтому цитохромы способны служить переносчиками электронов. Они выполняют свою челночную функцию, снуя между дегидрогеназами, с одной стороны, и конечными акцепторами — с другой. В зависимости от величины потенциала конечного акцептора (от —0,20 до 0,80 в) число таких переносчиков в дыхательной цепи (цепи переноса электронов) может меняться. Мы рассмотрим этот вопрос в следуюш ем разделе. [c.386]

В результате поглощения кванта света образуется фотовозбуж-денный хлорофилл, который в зависимости от условий среды может быть или окислителем, или восстановителем. В фотосинтезирующих организмах он окисляется, отдавая электрон первичному акцептору, который в свою очередь уже без воздействия света передает электрон через ряд переносчиков молекуле СО2. Образовавшаяся окисленная форма хлорофилла — его катион-радикал ХЛ+ восстанавливается благодаря переносу электрона от Н2О также по цепи переносчиков. Тем самым восстановление СО2 и окисление Н2О оказываются сопряженными. В целом процесс идет против градиента окислительно-восстановительного потенциала. [c.6]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология