جدول جهود الاختزال القياسية لأنصاف التفاعلات المهمة في الكيمياء الحيوية

القيم المذكورة أدناه هي جهود الاختزال الظاهرية القياسية (E°') لنصف التفاعلات الكهروكيميائية الحيوية المقاسة عند 25  درجة مئوية، وضغط جوي واحد، ودرجة حموضة 7 في محلول مائي . [ 1 ] [ 2 ]

يعتمد الجهد الفسيولوجي الفعلي على نسبة الأشكال المختزلة ( Red ) والمؤكسدة ( Ox ) وفقًا لمعادلة نرنست والجهد الحراري .

عندما يستقبل عامل مؤكسد ( Ox ) عددًا z من الإلكترونات ( e− ) ليتم تحويله إلى شكله المختزل ( Red )، يتم التعبير عن نصف التفاعل على النحو التالي :

Ox + ze Red

حاصل التفاعل ( Qr ) هو نسبة النشاط الكيميائي ( ai ) للشكل المختزل (المختزل، a <sub> Red</sub> ) إلى نشاط الشكل المؤكسد (المؤكسد، a<sub> ox</sub> ). وهو يساوي نسبة تركيزيهما ( C<sub> i</sub> ) فقط إذا كان النظام مخففًا بدرجة كافية وكانت معاملات النشاط ( γ <sub>i</sub> ) قريبة من الواحد ( ai = γ <sub> i</sub> C<sub> i</sub> ).

سؤالر=أأحمرأثور=جأحمرجثور{\displaystyle Q_{r}={\frac {a_{\text{Red}}}{a_{\text{Ox}}}}={\frac {C_{\text{Red}}}{C_{\text{Ox}}}}}

معادلة نرنست هي دالة لـ Q r ويمكن كتابتها على النحو التالي:

هـأحمر=هـأحمر-RتيzFlnسؤالر=هـأحمر-RتيzFlnأأحمرأثور.{\displaystyle E_{\text{red}}=E_{\text{red}}^{\ominus }-{\frac {RT}{zF}}\ln Q_{r}=E_{\text{red}}^{\ominus }-{\frac {RT}{zF}}\ln {\frac {a_{\text{Red}}}{a_{\text{Ox}}}}.}

عند التوازن الكيميائي ، يكون حاصل التفاعل Q r لنشاط المنتج ( a Red ) بواسطة نشاط الكاشف ( a Ox ) مساوياً لثابت التوازن ( K ) لنصف التفاعل، وفي غياب القوة الدافعة ( ΔG = 0 ) يصبح الجهد ( E red ) صفراً أيضاً.

يُعبّر عن الصيغة المبسطة عددياً لمعادلة نرنست على النحو التالي:

هـأحمر=هـأحمر-0.059 Vzسجل10أأحمرأثور{\displaystyle E_{\text{red}}=E_{\text{red}}^{\ominus }-{\frac {0.059\ V}{z}}\log _{10}{\frac {a_{\text{Red}}}{a_{\text{Ox}}}}}

أينهـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus }}يمثل جهد الاختزال القياسي لنصف التفاعل مُعبرًا عنه بالنسبة لجهد الاختزال القياسي للهيدروجين. في الظروف القياسية في الكيمياء الكهربائية (درجة الحرارة = 25  درجة مئوية، والضغط = 1 ضغط جوي، وجميع التركيزات ثابتة عند 1  مول/لتر، أو 1 مولار)، يكون جهد الاختزال القياسي للهيدروجينهـأحمر H+{\displaystyle E_{\text{red H+}}^{\ominus }}يُثبَّت عند الصفر اصطلاحًا لأنه يُستخدم كمرجع. وبالتالي، يعمل قطب الهيدروجين القياسي (SHE)، بتركيز أيونات الهيدروجين [ H + ] = 1 مولار، عند درجة حموضة pH = 0.

عند درجة حموضة تساوي 7، عندما يكون تركيز أيونات الهيدروجين [ H + ] يساوي 10⁻⁷ مولار ، يكون جهد الاختزالهـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}}يختلف تركيز أيونات الهيدروجين ( H +) عن الصفر لأنه يعتمد على الرقم الهيدروجيني (pH).

حل معادلة نرنست لنصف تفاعل اختزال بروتونين إلى غاز الهيدروجين يعطي:

2 H + + 2 e ⇌ H 2
هـأحمر=هـأحمر-0.05916 صح{\displaystyle E_{\text{red}}=E_{\text{red}}^{\ominus }-0.05916\ pH}
هـأحمر=0-(0.05916 × 7)=-0.414 V{\displaystyle E_{\text{red}}=0-\left(0.05916\ {\text{×}}\ 7\right)=-0.414\ V}

في الكيمياء الحيوية وفي السوائل البيولوجية، عند درجة حموضة تساوي 7، من المهم ملاحظة أن جهد اختزال البروتونات ( H + ) إلى غاز الهيدروجين Hلم يعد الرقم 2 يساوي صفرًا كما هو الحال معقطب الهيدروجين القياسيتركيز1 مولار منأيونات(pH = 0) في الكيمياء الكهربائية الكلاسيكية، ولكنهـأحمر=-0.414V{\displaystyle E_{\text{red}}=-0.414\mathrm {V} }مقارنةً بقطب الهيدروجين القياسي (SHE). [ 2 ]

وينطبق الأمر نفسه على جهد اختزال الأكسجين:

O 2 + 4 H + + 4 e ⇌ 2 H 2 O

بالنسبة للأكسجين (O2 ) ،هـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus }}= 1.229 فولت، لذا، بتطبيق معادلة نرنست عند الرقم الهيدروجيني = 7 نحصل على:

هـأحمر=هـأحمر-0.05916 صح{\displaystyle E_{\text{red}}=E_{\text{red}}^{\ominus }-0.05916\ pH}
هـأحمر=1.229-(0.05916 × 7)=0.815 V{\displaystyle E_{\text{red}}=1.229-\left(0.05916\ {\text{×}}\ 7\right)=0.815\ V}

للحصول على قيم جهد الاختزال عند الرقم الهيدروجيني = 7 لتفاعلات الأكسدة والاختزال ذات الصلة بالأنظمة البيولوجية، يتم إجراء نفس نوع عملية التحويل باستخدام معادلة نرنست المقابلة المعبر عنها كدالة للرقم الهيدروجيني.

التحويل بسيط، ولكن يجب توخي الحذر لتجنب الخلط غير المقصود بين جهد الاختزال المحول عند الرقم الهيدروجيني = 7 مع البيانات الأخرى المأخوذة مباشرة من الجداول التي تشير إلى SHE (الرقم الهيدروجيني = 0).

صيغة معادلة نرنست كدالة لدرجة الحموضة

الهـح{\displaystyle E_{h}}ترتبط درجة الحموضة (pH) للمحلول بمعادلة نرنست، والتي يتم تمثيلها عادةً بواسطة مخطط بوربيه (هـح{\displaystyle E_{h}}( مخطط الأس الهيدروجيني ) . بالنسبة لمعادلة نصف الخلية ، والتي تُكتب عادةً على شكل تفاعل اختزال ( أي ، الإلكترونات التي يستقبلها عامل مؤكسد على الجانب الأيسر):

أأ+بب+حح++zهـ---جج+دد{\displaystyle a\,A+b\,B+h\,{\ce {H+}}+z\,e^{-}\quad {\ce {<=>}}\quad c\,C+d\,D}

جهد الاختزال القياسي لنصف الخليةهـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus }}يُعطى بواسطة

هـأحمر(فولت)=-ΔجيzF{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus }({\text{volt}})=-{\frac {\Delta G^{\ominus }}{zF}}}

أينΔجي{\displaystyle \Delta G^{\ominus }}يمثل التغير القياسي في طاقة غيبس الحرة ، و z عدد الإلكترونات المشاركة، و F ثابت فاراداي . تربط معادلة نرنست بين الرقم الهيدروجيني وهـح{\displaystyle E_{h}}:

هـح=هـأحمر=هـأحمر-0.05916zسجل({ج}ج{د}د{أ}أ{ب}ب)-0.05916حzالرقم الهيدروجيني{\displaystyle E_{h}=E_{\text{red}}=E_{\text{red}}^{\ominus }-{\frac {0.05916}{z}}\log \left({\frac {\{C\}^{c}\{D\}^{d}}{\{A\}^{a}\{B\}^{b}}}\right)-{\frac {0.05916\,h}{z}}{\text{pH}}} 

حيث تشير الأقواس المعقوفة {  } إلى الأنشطة ، وتُعرض الأسس بالطريقة التقليدية. هذه المعادلة هي معادلة خط مستقيم لـهـح{\displaystyle E_{h}}كدالة لدرجة الحموضة بميل قدره-0.05916(حz){\displaystyle -0.05916\,\left({\frac {h}{z}}\right)}فولت (الأس الهيدروجيني ليس له وحدات).

تتوقع هذه المعادلة انخفاضًاهـح{\displaystyle E_{h}}عند قيم الأس الهيدروجيني الأعلى. ويُلاحظ هذا عند اختزال الأكسجين (O2 ) إلى الماء ( H2O) أو أيونات الهيدروكسيد (OH- ) ، وعند اختزال أيونات الهيدروجين (H +) إلى الهيدروجين (H2 ) .

جهد الاختزال القياسي الرسمي مقترنًا بالاعتماد على الرقم الهيدروجيني

للحصول على جهد الاختزال كدالة للتركيزات المقاسة للأنواع النشطة للأكسدة والاختزال في المحلول، من الضروري التعبير عن الأنشطة كدالة للتركيزات.

هـح=هـأحمر=هـأحمر-0.05916zسجل({ج}ج{د}د{أ}أ{ب}ب)-0.05916حzالرقم الهيدروجيني{\displaystyle E_{h}=E_{\text{red}}=E_{\text{red}}^{\ominus }-{\frac {0.05916}{z}}\log \left({\frac {\{C\}^{c}\{D\}^{d}}{\{A\}^{a}\{B\}^{b}}}\right)-{\frac {0.05916\,h}{z}}{\text{pH}}}

بافتراض أن النشاط الكيميائي المشار إليه هنا بـ {  } هو حاصل ضرب معامل النشاط γ في التركيز المشار إليه بـ [  ]: a i = γ i ·C i ، معبرًا عنه هنا بـ {X} = γ x [X] و {X} x = ( γ x ) x [X] x ، واستبدال لوغاريتم حاصل الضرب بمجموع اللوغاريتمات ( أي log (a·b) = log a + log b)، فإن لوغاريتم حاصل التفاعل (سؤالر{\displaystyle Q_{r}}) (بدون {H + } المعزولة بالفعل بشكل منفصل في الحد الأخير كـ h pH) المعبر عنها هنا أعلاه بالأنشطة {  } تصبح:

سجل({ج}ج{د}د{أ}أ{ب}ب)=سجل((γج)ج(γد)د(γأ)أ(γب)ب)+سجل([ج]ج[د]د[أ]أ[ب]ب){\displaystyle \log \left({\frac {\{C\}^{c}\{D\}^{d}}{\{A\}^{a}\{B\}^{b}}}\right)=\log \left({\frac {\left({\gamma _{\text{C}}}\right)^{c}\left({\gamma _{\text{D}}}\right)^{d}}{\left({\gamma _{\text{A}}}\right)^{a}\left({\gamma _{\text{B}}}\right)^{b}}}\right)+\log \left({\frac {\left[C\right]^{c}\left[D\right]^{d}}{\left[A\right]^{a}\left[B\right]^{b}}}\right)}

يسمح ذلك بإعادة تنظيم معادلة نرنست على النحو التالي:

هـح=هـأحمر=(هـأحمر-0.05916zسجل((γج)ج(γد)د(γأ)أ(γب)ب))هـأحمر-0.05916zسجل([ج]ج[د]د[أ]أ[ب]ب)-0.05916حzالرقم الهيدروجيني{\displaystyle E_{h}=E_{\text{red}}=\underbrace {\left(E_{\text{red}}^{\ominus }-{\frac {0.05916}{z}}\log \left({\frac {\left({\gamma _{\text{C}}}\right)^{c}\left({\gamma _{\text{D}}}\right)^{d}}{\left({\gamma _{\text{A}}}\right)^{a}\left({\gamma _{\text{B}}}\right)^{b}}}\right)\right)} _{E_{\text{red}}^{\ominus '}}-{\frac {0.05916}{z}}\log \left({\frac {\left[C\right]^{c}\left[D\right]^{d}}{\left[A\right]^{a}\left[B\right]^{b}}}\right)-{\frac {0.05916\,h}{z}}{\text{pH}}}
هـح=هـأحمر=هـأحمر-0.05916zسجل([ج]ج[د]د[أ]أ[ب]ب)-0.05916حzالرقم الهيدروجيني{\displaystyle E_{h}=E_{\text{red}}=E_{\text{red}}^{\ominus '}-{\frac {0.05916}{z}}\log \left({\frac {\left[C\right]^{c}\left[D\right]^{d}}{\left[A\right]^{a}\left[B\right]^{b}}}\right)-{\frac {0.05916\,h}{z}}{\text{pH}}}

أينهـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus '}}هو الجهد القياسي الرسمي المستقل عن الرقم الهيدروجيني بما في ذلك معاملات النشاط.

الجمعهـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus '}}مباشرةً مع الحد الأخير الذي يعتمد على الرقم الهيدروجيني يعطي:

هـح=هـأحمر=(هـأحمر-0.05916حzالرقم الهيدروجيني)-0.05916zسجل([ج]ج[د]د[أ]أ[ب]ب){\displaystyle E_{h}=E_{\text{red}}=\left(E_{\text{red}}^{\ominus '}-{\frac {0.05916\,h}{z}}{\text{pH}}\right)-{\frac {0.05916}{z}}\log \left({\frac {\left[C\right]^{c}\left[D\right]^{d}}{\left[A\right]^{a}\left[B\right]^{b}}}\right)}

بالنسبة لدرجة حموضة تساوي 7:

هـح=هـأحمر=(هـأحمر-0.05916حz× 7)هـيظهر اللون الأحمر بوضوح عند درجة حموضة 7-0.05916zسجل([ج]ج[د]د[أ]أ[ب]ب){\displaystyle E_{h}=E_{\text{red}}=\underbrace {\left(E_{\text{red}}^{\ominus '}-{\frac {0.05916\,h}{z}}{\text{× 7}}\right)} _{E_{\text{red apparent at pH 7}}^{\ominus '}}-{\frac {0.05916}{z}}\log \left({\frac {\left[C\right]^{c}\left[D\right]^{d}}{\left[A\right]^{a}\left[B\right]^{b}}}\right)}

لذا،

هـح=هـأحمر=هـيظهر اللون الأحمر بوضوح عند درجة حموضة 7-0.05916zسجل([ج]ج[د]د[أ]أ[ب]ب){\displaystyle E_{h}=E_{\text{red}}=E_{\text{red apparent at pH 7}}^{\ominus '}-{\frac {0.05916}{z}}\log \left({\frac {\left[C\right]^{c}\left[D\right]^{d}}{\left[A\right]^{a}\left[B\right]^{b}}}\right)}

لذلك من المهم معرفة التعريف الدقيق الذي يشير إليه قيمة جهد الاختزال لعملية الأكسدة والاختزال الكيميائية الحيوية المحددة التي تم الإبلاغ عنها عند درجة حموضة = 7، وفهم العلاقة المستخدمة بشكل صحيح.

هل الأمر ببساطة:

  • هـح=هـأحمر{\displaystyle E_{h}=E_{\text{red}}}محسوبة عند درجة حموضة 7 (مع أو بدون تصحيحات لمعاملات النشاط)،
  • هـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus '}}، جهد اختزال قياسي رسمي يتضمن معاملات النشاط ولكن بدون حسابات الرقم الهيدروجيني، أم ماذا؟
  • هـيظهر اللون الأحمر بوضوح عند درجة حموضة 7{\displaystyle E_{\text{red apparent at pH 7}}^{\ominus '}}، جهد اختزال قياسي رسمي ظاهري عند درجة حموضة 7 في ظروف معينة، ويعتمد أيضًا على النسبةحz=(عدد البروتونات المشاركة)(عدد الإلكترونات المتبادلة){\displaystyle {\frac {h}{z}}={\frac {\text{(number of involved protons)}}{\text{(number of exchanged electrons)}}}}.

يتطلب هذا بالتالي تحديدًا واضحًا لجهد الاختزال المدروس، ووصفًا مفصلًا للظروف التي يكون فيها صالحًا، بالإضافة إلى صيغة كاملة لمعادلة نرنست المقابلة. هل استُمدت القيم المذكورة من حسابات الديناميكا الحرارية فقط، أم حُددت من قياسات تجريبية، وتحت أي ظروف محددة؟ بدون الإجابة الصحيحة على هذه الأسئلة، قد يؤدي خلط البيانات من مصادر مختلفة دون تحويل مناسب إلى أخطاء وارتباك.

تحديد جهد الاختزال القياسي الرسمي عندما تكون نسبة C red / C ox تساوي 1

إمكانية تخفيض المعايير الرسميةهـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus '}}يمكن تعريفها بأنها جهد الاختزال المقاسهـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}}من نصف التفاعل عند نسبة تركيز موحدة للأنواع المؤكسدة والمختزلة ( أي عندما تكون C red / C ox = 1) في ظل ظروف معينة. [ 3 ]

بالفعل:

مثل،هـأحمر=هـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}=E_{\text{red}}^{\ominus }}، متىأأحمرأثور=1{\displaystyle {\frac {a_{\text{red}}}{a_{\text{ox}}}}=1}،

هـأحمر=هـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}=E_{\text{red}}^{\ominus '}}، متىجأحمرجثور=1{\displaystyle {\frac {C_{\text{red}}}{C_{\text{ox}}}}=1}،

لأنln1=0{\displaystyle \ln {1}=0}وأن المصطلحγأحمرγثور{\displaystyle {\frac {\gamma _{\text{red}}}{\gamma _{\text{ox}}}}}مُدرج فيهـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus '}}.

يُتيح جهد الاختزال الرسمي التعامل ببساطة أكبر مع التراكيز المولية أو المولية بدلاً من النشاط . ولأن التراكيز المولية والمولالية كانت تُعرف سابقًا بالتراكيز الرسمية ، فقد يُفسر ذلك أصل صفة "الرسمي" في مصطلح " الجهد الرسمي" .

وبالتالي، فإن الجهد الرسمي هو الجهد العكوس لقطب كهربائي في حالة اتزان مغمور في محلول تكون فيه تركيزات المتفاعلات والنواتج مساوية للوحدة. [ 4 ] إذا تسبب أي تغيير طفيف في الجهد في تغيير اتجاه التفاعل، أي من الاختزال إلى الأكسدة أو العكس ، يكون النظام قريبًا من حالة الاتزان، وعكوسًا، ويكون عند جهده الرسمي. عند قياس الجهد الرسمي في ظل الظروف القياسية ( أي أن نشاط كل نوع مذاب هو 1  مول/لتر، ودرجة الحرارة = 298.15 كلفن = 25  درجة مئوية = 77  درجة فهرنهايت، وضغط الغاز = 1 بار)، فإنه يصبح فعليًا جهدًا قياسيًا. [ 5 ] وفقًا لبراون وسويفت (1949)، "يُعرَّف الجهد الرسمي بأنه جهد نصف خلية، مقاسًا مقابل قطب الهيدروجين القياسي ، عندما يكون التركيز الكلي لكل حالة أكسدة هو جهد رسمي واحد". [ 6 ]

معاملات النشاطγرهـد{\displaystyle \gamma _{red}}وγox{\displaystyle \gamma _{ox}}يتم تضمينها في الإمكانات الرسميةهـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus '}}ولأنها تعتمد على الظروف التجريبية مثل درجة الحرارة والقوة الأيونية ودرجة الحموضة ،هـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus '}}لا يمكن اعتبارها جهدًا قياسيًا ثابتًا، بل يجب تحديدها بشكل منهجي لكل مجموعة محددة من الظروف التجريبية. [ 5 ]

تُستخدم جهود الاختزال الرسمية لتبسيط تفسيرات النتائج وحسابات النظام المدروس. ويجب توضيح علاقتها بجهود الاختزال القياسية بشكل جليّ لتجنب أي لبس.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على إمكانيات التخفيض القياسي الرسمي (أو الظاهري)

العامل الرئيسي الذي يؤثر على جهود الاختزال الرسمية (أو الظاهرية)هـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus '}}يُعدّ الرقم الهيدروجيني (pH) عاملاً مهماً في العمليات البيوكيميائية والبيولوجية. ولتحديد القيم التقريبية لجهود الاختزال الرسمية، مع إهمال التغيرات في معاملات النشاط الناتجة عن القوة الأيونية في البداية، يجب تطبيق معادلة نرنست مع الحرص على التعبير عن العلاقة كدالة للرقم الهيدروجيني. أما العامل الثاني الذي يجب مراعاته فهو قيم التركيزات المأخوذة في الاعتبار في معادلة نرنست. ولتحديد جهد اختزال رسمي لتفاعل بيوكيميائي، يجب دائمًا توضيح قيمة الرقم الهيدروجيني وقيم التركيزات والفرضيات المتعلقة بمعاملات النشاط بوضوح. وعند استخدام أو مقارنة عدة جهود اختزال رسمية (أو ظاهرية)، يجب أن تكون متسقة داخليًا.

قد تنشأ مشاكل عند دمج مصادر بيانات مختلفة باستخدام اصطلاحات أو تقريبات مختلفة ( أي ، بفرضيات أساسية مختلفة). عند العمل على الحدود الفاصلة بين العمليات غير العضوية والبيولوجية (على سبيل المثال، عند مقارنة العمليات اللاأحيائية والأحيائية في الكيمياء الجيولوجية حيث يمكن أن يكون للنشاط الميكروبي دور في النظام)، يجب توخي الحذر لتجنب الخلط المباشر غير المقصود بين جهود الاختزال القياسية .هـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus }}(مقارنةً بقطب الهيدروجين القياسي، عند درجة حموضة تساوي صفرًا) مع جهود الاختزال الرسمية (أو الظاهرية) (هـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus '}}عند درجة حموضة تساوي 7). يجب أن تكون التعريفات واضحة ومحددة بدقة، خاصة إذا كانت مصادر البيانات مختلفة ومن مجالات مختلفة (على سبيل المثال، اختيار البيانات وخلطها مباشرة من كتب الكيمياء الكهربائية الكلاسيكية (هـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus }}(مقارنةً بـ SHE، درجة الحموضة = 0) وكتب علم الأحياء الدقيقة (هـأحمر{\displaystyle E_{\text{red}}^{\ominus '}}(عند درجة حموضة = 7) دون مراعاة الاتفاقيات التي تستند إليها).

مثال في الكيمياء الحيوية

على سبيل المثال، في زوج إلكترونين مثل NAD +: NADH يصبح جهد الاختزال ~ 30 mV (أو بشكل أكثر دقة، 59.16 mV/2 = 29.6 mV) أكثر إيجابية لكل زيادة من عشرة أضعاف في نسبة الشكل المؤكسد إلى الشكل المختزل.

بعض الإمكانات الظاهرية الهامة المستخدمة في الكيمياء الحيوية

نصف التفاعلE°' (V)الظروف الفسيولوجيةالمراجع والملاحظات
CH 3 COOH + 2H + + 2e CH 3 CHO + H 2 O-0.58تتميز العديد من تفاعلات الأكسدة والاختزال بين الأحماض الكربوكسيلية والألدهيدات بجهد قريب من هذه القيمة.
2 H + + 2 e H2-0.41قيمة غير صفرية لجهد الهيدروجين لأنه عند الرقم الهيدروجيني 7، يكون تركيز أيونات الهيدروجين [H + ] = 10⁻⁷ مولار وليس 1 مولار كما هو الحال في قطب الهيدروجين القياسي (SHE)، وبالتالي: E red = −0.059 فولت × 7 = −0.41 فولت
NADP + + H + + 2e NADPH-0.320-0.370نسبة NADP +يتم الحفاظ على نسبة NADPH عند حوالي 1:50. [ 7 ] وهذا يسمح باستخدام NADPH لاختزال الجزيئات العضوية
NAD + + H + + 2e NADH-0.320-0.280نسبة NAD +يتم الحفاظ على نسبة NADH عند حوالي 30:1. [ 7 ] وهذا يسمح بـ NAD +يُستخدم لأكسدة الجزيئات العضوية
FAD + 2 H + + 2 e FADH2 (إنزيم مساعدمرتبطبالبروتينات الفلافينية)-0.22اعتمادًا على البروتين المعني، يمكن أن تختلف إمكانات الفلافين على نطاق واسع [ 8 ]
بيروفات + 2 H + + 2 e لاكتات-0.19[ 9 ]
أوكسالوأسيتات + 2 H + + 2 e مالات-0.17[ 10 ] في حين أنه في ظل الظروف القياسية لا يستطيع الماليت اختزال زوج NAD +الأكثر سلبية كهربائيا، يتم الحفاظ على تركيز الأوكسالوأسيتات في الخلية منخفضًا بما يكفي بحيثنازع هيدروجين الماليتاختزال NAD+إلى NADH أثناءدورة حمض الستريك.
فومارات + 2 H + + 2 e سكسينات+0.03[ 9 ]
O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ H₂O₂+0.30تكوين بيروكسيد الهيدروجين من الأكسجين
يا 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O+0.82في الكيمياء الكهربائية الكلاسيكية، E° للأكسجين (O₂ ) = +1.23 فولت بالنسبة لقطب الهيدروجين القياسي (SHE). عند الرقم الهيدروجيني pH = 7، يكون E red = 1.23 − 0.059 فولت × 7 = +0.82 فولت
P680 ++ e → P680~ +1.0نصف التفاعل مستقل عن الرقم الهيدروجيني حيث لا يشارك أيون الهيدروجين في التفاعل

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ بيرج، جي إم. تيموشكو، JL. سترير، إل (2001). الكيمياء الحيوية (  الطبعة الخامسة). دبليو إتش فريمان. رقم ISBN 9780716746843.
  2. 1 2 فويت، دونالد؛ فويت، جوديث ج.؛ برات، شارلوت و. (2016). "الجدول 14-4: جهود الاختزال القياسية لبعض أنصاف التفاعلات ذات الأهمية البيوكيميائية" . أساسيات الكيمياء الحيوية: الحياة على المستوى الجزيئي ( الطبعة الخامسة). وايلي. ص 466. ISBN   978-1-118-91840-1.
  3. كانو، كينجي (2002). "جهود الأكسدة والاختزال للبروتينات ومركبات أخرى ذات أهمية في الكيمياء الحيوية الكهربائية في المحاليل المائية" . مراجعة الاستقطاب . 48 (1): 29-46 . doi : 10.5189/revpolarography.48.29 . eISSN 1884-7692 . ISSN 0034-6691 . تاريخ الاسترجاع: 2021-12-02 .  
  4. "الإمكانية الرسمية" . TheFreeDictionary.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2021-12-06 .
  5. 1 2 بالم سينس (2021). "أصول الكمونات الكهروكيميائية - بالم سينس" . بالم سينس . تم الاسترجاع في 2021-12-06 .
  6. براون، ريموند أ.؛ سويفت، إرنست هـ. (1949). "الجهد الرسمي لنصف الخلية الأنتيمونية-الأنتيمونية في محاليل حمض الهيدروكلوريك". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 71 (8): 2719-2723 . Bibcode : 1949JAChS..71.2719B . doi : 10.1021/ja01176a035 . ISSN 0002-7863 . اقتباس : يُعرَّف الجهد الرسمي بأنه جهد نصف الخلية، مُقاسًا بالنسبة إلى قطب الهيدروجين القياسي، عندما يكون التركيز الكلي لكل حالة أكسدة واحدًا رسميًا. 
  7. 1 2 هوانغ، هايان؛ وانغ، شونينغ؛ مول، جوهانا؛ ثاور، رودولف ك. (2012-07-15). "تشعب الإلكترون المتضمن في استقلاب الطاقة لبكتيريا Moorella thermoacetica المنتجة لحمض الخليك، والتي تنمو على الجلوكوز أو الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون " . مجلة علم البكتيريا . 194 (14): 3689-99 . doi : 10.1128/JB.00385-12 . PMC 3393501. PMID 22582275 .  
  8. بوكل، دبليو؛ ثاور، آر كيه (2013). "حفظ الطاقة عبر اختزال الفيريدوكسين بتشعب الإلكترونات وأكسدة الفيريدوكسين بنقل البروتون/الصوديوم " . مجلة بيوكيميكا وبيوفيزيكا أكتا (BBA) - بيوينرجيتكس . 1827 (2): 94-113 . doi : 10.1016/j.bbabio.2012.07.002 . PMID 22800682 . 
  9. 1 2 أوندن جي، بونغيرتس جيه (يوليو 1997). "مسارات تنفسية بديلة في الإشريكية القولونية: الطاقة والتنظيم النسخي استجابةً لمستقبلات الإلكترون". بيوشيميكا إت بيوفيزيكا أكتا (BBA) - بيوينرجيتكس . 1320 (3): 217-34 . doi : 10.1016/s0005-2728(97)00034-0 . PMID 9230919 . 
  10. هوانغ، لي-شار؛ شين، جون ت.؛ وانغ، آندي س.؛ بيري، إدوارد أ. (2006). "دراسات بلورية لارتباط الليجاندات بموقع ثنائي الكربوكسيلات في المركب الثاني، وتحديد هوية الليجاند في حالة "تثبيط الأوكسالوأسيتات" . مجلة بيوكيميكا وبيوفيزيكا أكتا (BBA) - بيوينرجيتكس . 1757 ( 9-10 ): 1073-1083 . doi : 10.1016 /j.bbabio.2006.06.015 . ISSN 0005-2728 . PMC 1586218. PMID 16935256 .   

فهرس

الكيمياء الكهربائية
الكيمياء الكهربائية الحيوية
علم الأحياء الدقيقة
  • ماديجان، مايكل T.؛ مارتينكو، جون م. دنلاب، بول V .؛ كلارك، ديفيد ب. (2009). بيولوجيا بروك للكائنات الحية الدقيقة (  الطبعة الثانية عشرة). سان فرانسيسكو، كاليفورنيا: بيرسون/بنجامين كامينغز. رقم ISBN 978-0-13-232460-1.
  • ماديجان، مايكل؛ بيندر، كيلي؛ باكلي، دانيال؛ ساتلي، دبليو؛ ستال، ديفيد (2017). بيولوجيا الكائنات الدقيقة لبروك (  الطبعة الخامسة عشرة). نيويورك، نيويورك: بيرسون. ISBN 978-0-13-426192-8.