3.10:

3.10: Utlenianie i redukcja cząsteczek organicznych

Oxidation and Reduction of Organic Molecules

JoVE Core
Cell Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Cell Biology

Oxidation and Reduction of Organic Molecules

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

3.6: Endergonic and Exergonic Reactions in the Cell

3.11: Introduction to Enzymes

6,710 Views

•

01:19 min

•

April 30, 2023

Overview

Produkcja energii w komórce obejmuje wiele skoordynowanych szlaków chemicznych. Większość z tych szlaków to kombinacje reakcji utleniania i redukcji, które zachodzą w tym samym czasie. Reakcja utleniania usuwa elektron z atomu w związku, a dodanie tego elektronu do innego związku jest reakcją redukcji. Ponieważ utlenianie i redukcja zwykle zachodzą razem, te pary reakcji nazywane są reakcjami redoks.

Usunięcie elektronu z cząsteczki powoduje spadek energii potencjalnej w utlenionym związku. Jednak elektron (czasami jako część atomu wodoru) nie pozostaje niezwiązany w cytoplazmie komórki. Zamiast tego elektron jest przesuwany do drugiego związku, redukując drugi związek. Przesunięcie elektronu z jednego związku do drugiego usuwa część energii potencjalnej z pierwszego związku (związku utlenionego) i zwiększa energię potencjalną drugiego związku (związku zredukowanego). Przenoszenie elektronów między cząsteczkami jest ważne, ponieważ większość energii zmagazynowanej w atomach i wykorzystywanej do funkcjonowania ogniw paliwowych ma postać elektronów o wysokiej energii. Przenoszenie energii w postaci elektronów o wysokiej energii pozwala ogniwu na przenoszenie i wykorzystywanie energii w sposób przyrostowy – w małych pakietach, a nie w pojedynczym, destrukcyjnym wybuchu.

W żywych systemach niewielka klasa związków funkcjonuje jako wahadłowce elektronowe: wiążą i przenoszą elektrony o wysokiej energii między związkami w szlakach biochemicznych. Główne nośniki elektronów, które rozważymy, pochodzą z grupy witamin B i są pochodnymi nukleotydów. Związki te mogą być łatwo redukowane (to znaczy przyjmują elektrony) lub utlenione (tracą elektrony). Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NAD) pochodzi z witaminy B3, niacyny. NAD⁺ to utleniona forma cząsteczki; NADH to zredukowana forma cząsteczki po zaakceptowaniu dwóch elektronów i protonu (które razem są odpowiednikiem atomu wodoru z dodatkowym elektronem).

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Biology 2e, Section 7.1 Energia w żywych systemach

Transcript

Organizmy żywe rozkładają cząsteczki organiczne w szeregu reakcji w celu wytworzenia energii. Wiele z tych reakcji to reakcje utleniania-redukcji lub reakcje redoks.

Utlenianie to usunięcie elektronów z atomu, podczas gdy redukcja to dodanie elektronów. Ponieważ liczba elektronów w reakcji jest zachowana, półreakcje utleniania i redukcji zawsze występują w parach.

Wewnątrz komórek, gdy cząsteczka zyskuje elektron, często przyjmuje proton z otoczenia. To dodanie wodoru nazywa się uwodornieniem, a cząsteczka jest redukowana. I odwrotnie, gdy cząsteczka traci wodór, jest to odwodornienie, a cząsteczka ulega utlenieniu.

Protony i elektrony mogą być przenoszone na cząsteczki przenoszące elektrony, w tym koenzymy.

Na przykład podczas odwodornienia bursztynianu do fumaranu elektrony i protony są przenoszone do koenzymu FAD, redukując go do FADH₂. Zredukowany FADH₂ dalej przenosi elektrony przez łańcuch transportu elektronów i jest utleniany z powrotem do FAD.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for

Tags

Utlenianie redukcja reakcje redoks transfer elektronów produkcja energii NAD NADH utlenione zredukowane nośniki elektronów szlaki biochemiczne