redukciós reakciók a biológiai rendszerekben
Recovery - az a folyamat képződése kíséri az új kötvények hidrogénnel, és magában foglalja elektronok átvitelét a szerves anyag. Recovery ellentétesen oxidációs folyamat, azaz a folyamat a hidrogén eltávolításának alkotnak többszörös kötés, vagy egy új, közötti kötés szénatom és heteroatom elektronegatívabb mint hidrogénatom, például oxigén-, nitrogén-, kén-. A redox folyamatokat változó oxidációs állapotban szénatomok.
redukciós reakciók a Bioorganic Chemistry
A Bioorganic Chemistry nagy jelentőséggel bír a redukciós reakció, amelyek részét képezik a különböző biokémiai folyamatok biológiai rendszerekben, és használják az iparban szintéziséhez bio-szerves vegyületek.
A helyreállítási szerves vegyületek alkalmazhatók szinte minden redukálószerek. Leggyakrabban használja a hidrogén (H2) jelenlétében heterogén katalizátorok, fém-hidridek és az aktív fém (Na vagy Zn). A biológiai rendszerek, szerepet játszott a különböző hidrogéndonor koenzimek, mint például NADH, NADPH és FADN2.
A leggyakoribb módszer a hasznosítás a telítetlen szén-szén kötést egy katalitikus hidrogénezés.
A biológiai rendszerek gyakran folytassa a redukciós reakciót a különféle nitrogén tartalmú vegyületek, mint például a nitrilek és amidok, karbonsavak, amelyek eredményeként kialakult primer aminok:
N - egy hármas kötést tartalmaz a nitril.
Néhány tarka ételfestékekkel alapulhat anilin. Állandó fogyasztása ezek az élelmiszerek vezethet súlyos következményekkel, például anilin - hangsúlyos redukálószer magas biokémiai aktivitás; oxidált képez emberekben a különböző toxikus vegyületek. A ipari termelés anilin és nitro-benzol egy tipikus redukciós reakciót (ismertebb nevén Zinin reakció):
Az egyik résztvevő enzimatikus folyamatok a hasznosítás egy származéka 1,4-dihidropiridin - NADH a csökkentését NAD + alkotnak különböző redox reakciók a készítményben, például a komplex ciklus Krebs-ciklus, Calvin, stb Például, részvételével NADH in vivo történik. átalakítási reakciót aldehidek alkoholokká:
Általánosságban, a karbonil vegyületek redukálása (aldehidek, ketonok, észterek) képződéséhez vezet a megfelelő alkoholok:
A vezető szerepet a helyreállítás a Bioorganic Chemistry veszi monoszacharidok (áldozok, ketózokból). Amikor helyreállítása aldózok kapott csak egy poliol, ketózis - a keverék két poliolok. Például, a csökkentés D-fruktóz nátrium-bór-hidridet (NaBH4) képződött D-glucit (szorbit) és D-mannit.
Fontos reduktív aminálási reakció, amelyet zajlik a szervezetben során a bioszintézisét α-aminosavak. Az eljárás szerint járunk el a rendszer-hasítás és kötődés az, hogy α-aminosavakat a aldehidek és ketonok, így egy intermedier terméket - az imint, amelyet ezután aminná redukáljuk:
Tsgo második szakaszában a folyamat az ipari környezetben van szükség katalizátor - Ni, az élő szervezetekben, ennek a reakciónak a koenzim NAD és NADP H2 H:
redox koenzimek
Minden oxidoreduktázokkal igényel koenzimek. Ezek működhetnek oldható formában (F) vagy prosztetikus csoportot (P). Redox reakciók, valamint elektronok átvitelét gyakran járnak az átadását egy vagy két proton. Ezért általában beszélni átadása redukáló. A szabványos potenciális Eo „prosztetikus csoport nagyban függ a környezettől, az enzim-molekula.
Piridin-nukleotid NAD + (NAD +) és a NADP + (NADP +), mint egy koenzim elterjedt dehidrogenázok. Viszik egy hidrid-ion (2e 1 és H + + járjon oldható formában. Továbbítja NAD + csökkentése egyenértékű katabolikus útvonal az légzési lánc, és így résztvesz az energia metabolizmus. HADF + éppen ellenkezőleg, a legfontosabb a bioszintézisében redukálószer. NADH
Nikotinamid (NADH, NADH) - koenzim, amely jelen van minden élő sejtben, egy része a csoportok dehidrogenáz enzimek, amelyek katalizálják redox reakciók; Ez végzi hordozójának a funkcióját a elektronok és a hidrogén, amely fogadja a oxidálható anyagok. Redukált formája (NADH) képes átvinni azokat más anyagokkal. Megkülönböztetik a más fontos koenzim]] in - nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát, vagy NADP, hogy az utóbbi tartalmazza a molekulában egy foszforsav maradék, kapcsolódik a 21-es szénatomján ribóz.
NADFH- oxidáz, vagy NADPH-oxidáz (NOX), nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát - membránhoz kötött enzim komplex multimolekuláris, lokalizált a plazmamembrán és bizonyos organellumok. Különösen dúsított ezen enzim fagocita sejtek, például makrofágok. Ezek oxidáz szerepet játszik a sejt antimikrobiális védelmi rendszer, valamint a sejt-proliferáció, differenciálódás és a génexpresszió szabályozásában. Van egy egész csoport NADPH - oxidáz, amelyek különböznek az összetétele a alegységek, a sejt-specifitás, a szabályozás és egyéb paramétereket.
Flavin koenzimek FMN és FAD megtalálható dehidrogenáz, oxidázok, és monoxigenázok. Jellemzően, mindkét vegyület kovalensen összekapcsolódik enzimekkel. Mind az aktív csoport flavin koenzimek (izoaloksazina), amely konjugált rendszer három gyűrű, amely a csökkentés két elektron és két proton. A FMN Flavin csatolt foszforilezett ribit poliol. FAD a FMN áll társított AMP. Mindkét csatlakozások funkcionálisan közel koenzimek.
A liponsav funkció redox központ végrehajtja egy intramolekuláris diszulfid-hidat. Aktív liponsav kovalensen kötött lizin aminosav (R „) enzim-molekula. Liponsav elsősorban részt vesz a oxidatív dekarboxilezése 2 ketosavak. Diszulfidhíd a peptid is tartalmaz koenzim glutation
A funkció az ubikinon (Q4 koenzim), mint a hordozó egy redukáló ekvivalens a légzési lánc elengedhetetlen élő szervezetek. Amikor a helyreállítás alakítjuk aromás kinon, hidrokinon (ubikinol). Ilyen kinon / hidrokinont rendszer részt vesz a reakciók a fotoszintézis. Ez az osztály a redox rendszerek közé vitaminok E és K
A hem-csoport egy redox kofaktor a légzési lánc, fotoszintézis, és szintén álló monooxigenáz és peroxidáz. Ezzel szemben a hemoglobin ezekben az esetekben a vas ion megváltoztatja a vegyérték.
Redox potenciál, mint a fő jellemzője az oxidációs-redukciós reakciók a biológiai rendszerekben
Az a képesség, egy redukálószer, így oxidálószer elektronok által kifejezett értékét a redox potenciál (standard redukciós potenciál), vagy a redox potenciál. A standard az egész világon elfogadott a redox potenciál a reakció
amely, amikor egy ion koncentrációja hidrogéngáz nyomása 1 atm H + 1 mol / l (amely megfelel pH = 0), és a 25 hagyományosan alkalmazott nulla. A pH-körülmények között, elfogadott standard biokémiai számítások, vagyis pH = 7,0, a redox potenciál (Eo „) egy hidrogén-elektród (H2 rendszer - 2H +) jelentése - 0,42 V.
Adunk az értékek a redoxpotenciál (Eo) valamilyen redox párok, fontos szerepet játszanak a elektron transzfer a biológiai rendszerekben:
A rendszer több negatív redox potenciál nagyobb a véradási képesség elektronokat a rendszert egy sokkal pozitívabb redox potenciál. Például, egy pár NAD H / NAD +, amelynek redox potenciál - 0,32 feladják elektronok flavoproteinek redoxipárt (helyreáll.) / Flavoprotein (oxidált.) Ki a potenciálja -0,12 V, vagyis több pozitív . Nagy mértékű pozitív redox potenciál az oxidációs - redukciós pár víz / oxigén (0,82 V) azt jelzi, hogy a képesség, hogy adományozni elektronok ezt a pár (azaz, a képesség, hogy alkotnak molekuláris oxigén) van kifejezve nagyon gyengén.
Redukciós reakcióban fotoszintézis
redukciós részt vevő reakciókat az oxidációs-redukciós ciklus a fotoszintézis során. A fotoszintézis - a folyamat szintetizáló szerves vegyületek a szén-dioxid és víz felhasználásával fényenergiát és részvételével fotoszintetikus pigmentek. Az általános egyenlet fotoszintézis a következő:
A sötét fázisban a fotoszintézis (ismertebb nevén a Calvin-ciklus) egy összetett konverziós ciklus. Calvin-ciklus három szakaszból áll:
CO 2 regenerálása az akceptor
Az egyik fontos reakció ebben a sorozatban a reakció difosforglitserinovoi sav enzim által helyreállítási miatt trizofosfatdegidrogenazy NADP H, így kapjuk a 3-aldehid fosforglitserinovogo:
Megjegyzés: P> - foszforsav maradék
Az intézkedés alapján 1,3-gliceraldehid-foszfát-dehidrogenáz difosfoglitserinovaya savat oly módon redukáljuk a NAD (P) H (növényekben és cianobaktériumok, a lila és zöld baktérium redukálószer NAD H) párhuzamosan a hasítása foszforsav maradék. Alakult gliceraldehid-3-foszfát-(fosfoglitseraldegid, PHA, trióz-foszfát) Így 3-phosphoglyceraldehyde komplex által katalizált reakciók enzimek szintézisének fruktóz-6-foszfát (a fő termék a fotoszintézis prekurzor glükóz) és a ribulóz-5-foszfát, amely a alakították át ribulóz-1,5-difoszfát, ami növeli a CO2, és a ciklus ismétlődik.
redukciós reakció a glikolízis folyamat (alkoholos erjedés)
Glikolízis - a ciklus oxidációs - redukciós reakciók, ami a glükóz piruváttá a ATP képződése és a NADH. Az általános egyenlet glikolízis van:
Speciális esete a glikolízis zajlik egy biológiai rendszerben élesztő anaerob körülmények között az alkoholos erjedés. Az alkoholos erjedés glükóz emésztés kezdődik glikolitikus út (kivéve a baktérium a Zymomonas mobilis, amelyben a glükóz metabolizálják az Entner-Dudorova). A glikolitikus reakciók hasítjuk és oxidált glükóz két molekula piruvát, bekövetkezik szubsztrát foszforiláció két molekula ADP alkotnak ATP-t és NADH redukálódnak két molekula NAD +. Aerob körülmények NADH oxidálódik újra ad elektronok egy sor közvetítők molekuláris oxigént, és ezután újra használni a folyamat glikolízis. Anaerob körülmények között a regenerációs a NAD + fordul elő a végső szakaszában a fermentáció során, amely az elektron akceptor piruvát önmagában vagy származékainak az esetben az alkoholos erjedés - acetaldehid.
Acetaldehid alakul a dekarboxilezést a piruvát (megszüntetése szén-dioxid), amely katalizálja piruvát-dekarboxiláz. Ez az enzim jelenlétét igényli Mg 2+ ionok és tartalmaz kovalens kötéssel koenzim tiamin-pirofoszfát.
A fő reakció ebben a ciklusban a helyreállítása az etil-alkohol, hogy acetaldehid átvitelével egy hidrid-ion a képződött NADH a glikolízis. A reakciót részvételével az alkohol dehidrogenáz enzim, amely az aktív centrum cink ion, amely polarizálja a karbonilcsoport a szubsztrát megkönnyítése mellékletet-hidrid: