9. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы некоторых биохимических окислительно-восстановительных систем

Восстановленная форма	Окисленная форма	Е°΄, В
Водородный электрод: Н2 D2Н++ 2ē		-0,42
Ферредоксин (Fe2+)	Ферредоксин (Fe3+)	-0,43
НАД×Н + Н+	НАД+	-0,32
Липоевая кислота (восст.)	Липоевая кислота (окисл.)	-0,29
Глутатион (восст.)	Глутатион (окисл.)	-0,23
ФАД×Н2	ФАД	-0,05
Кофермент Q×Н2	Кофермент Q	+0,07
Цитохром b560(Fe2+)	Цитохром b560(Fe3+)	+0,08
Пластихинон восст. РQ×Н2	Пластихинон окисл. РQ	+0,10
Цитохром с(Fe2+)	Цитохром c(Fe3+)	+0,24
Цитохром a (Fe2+)	Цитохром а(Fe3+)	+0,21
Цитохром а3(Fe2+)	Цитохром а3(Fe3+)	+0,39
Реакционный центр фотосистемы I П700 восст.	П700 окисл.	+0,45
Реакционный центр фотосистемы II П680 восст.	П680 окисл.	+1,12
Кислородный электрод : ½ О2+ 2Н++ 2ēDН2О		+0,82

Изменение свободной энергии в этой реакции в расчёте на 1 моль окисленного глютатиона при стандартных условиях рассчитаем по указанной выше формуле:

DG°΄ = –nFDЕ°΄ = -2×96406×0,09 = -17353 Дж»-17,35 кДж.

В связи с тем, что изменение свободной энергии в рассматриваемой реакции отрицательно, она осуществляется самопроизвольно.

Мы рассмотрели основные способы определения изменения свободной энергии в биохимических системах при стандартных условиях. Однако условия физиологической среды в клетках организмов очень сильно отличаются от стандартных условий и особенно большие отличия наблюдаются по температуре и концентрации веществ. Стандартная температура 25°С, а температура физиологической среды у разных организмов изменяется в довольно широких пределах, у растений, например, от 0°С до 50°С. Концентрация веществ в физиологической среде также очень сильно отличается от стандартной (1 моль/л), обычно она составляет сотые и даже тысячные доли моля на 1 л. Изменение свободной энергии вещества в зависимости от температуры и его концентрации в физиологической среде, выражается следующим уравнением:

DG_{физиол.}=DG°΄ +RTlnC,

где - DG°΄ – стандартное изменение свободной энергии при рН =7,0;R– универсальная газовая постоянная (8,31 Дж×моль^-1×К^-1); Т – температура физиологической среды в единицах шкалы абсолютных температур (в кельвинах); С – концентрация реагирующего вещества или продукта реакции в физиологической среде (моль/л).

Используя данное уравнение, можно определить в ходе реакции изменение свободной энергии для каждого компонента биохимической системы, находящегося в физиологической среде.

В связи с тем, что концентрации веществ в физиологической среде меньше стандартной концентрации (1 моль/л) и выражаются дробными числами, показатель lnCв указанном выше уравнении будет иметь отрицательные значения, поэтомуDG_{физиол.}всегда будет меньшеDG°΄, определённого при стандартных условиях. А если происходит экзергоническая реакция, то в разбавленных физиологических растворах вероятность её самопроизвольного осуществления существенно возрастает.