Биологическое значение окислительно-восстановительных процессов.

Важными процессами в животных организмах являются реакции ферментативного окисления веществ – субстратов: углеводов, жиров, аминокислот. В результате этих процессов организмы получают большое количество энергии. Приблизительно 90% всей потребности взрослого мужчины в энергии покрывается за счет энергии, вырабатываемой в тканях при окислении углеводов и жиров. Остальную часть энерг~10% дает окислительное расщепление аминокислот.

В организме человека много редокс - систем, участвующих в биологическом окислении: НАД/НАДН⁺, ФАД/ФАД Н⁺, цитохромы и др. Системы с более низким окислительно - восстановительным потенциалом отдают электроны, с высоким – принимают. Электроны переносятся по дыхательной цепи ферментов постепенно с нарастанием ОВП.

В качестве переносчиков электронов в дыхательную цепь митохондрий входят различные белки, содержащие разнообразные функциональные группы, которые предназначены для переноса электронов. По мере продвижения по цепи от одного интермедиата к другому электроны теряют свободную энергию. На каждую пару электронов, переданных по дыхательной цепи кислороду, синтезируется три молекулы АТФ. Свободная энергия, высвобождающаяся при переносе двух электронов на кислород, составляет 220 кДж/моль.

Окислительно-восстановительные реакции лежат в основе методов оксидиметрии, которые применяют в клиническом анализе для определения мочевой кислоты в моче, сахара в крови, в санитарно-гигиенической практике - для определения окисляемости воды, содержание хлора в питьевой воде.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какие реакции называются окислительно-восстановительными?

2. Что такое окислитель и восстановитель? Приведите примеры важнейших окислителей и восстановителей.

3. Перечислите факторы, определяющие окислительно-восстановительные свойства элементов.

4. Что является количественной характеристикой окислительно-восстановительной активности вещества?

5. Как рассчитывается молярная масса эквивалента окислителя или восстановителя в окислительно-восстановительных реакциях?

6. Что такое константа равновесия окислительно-восстановительной реакции, какие факторы на нее влияют.

7. Редокс - потенциал, факторы его определяющие.

8. Напишите уравнение Нернста, укажите все его величины.

9. Какова биологическая роль окислительно-восстановительных процессов?

Тесты для самоконтроля

1. Какие из перечисленных частиц могут служить восстановителем:

1. K₂Cr₂O₇,

б) НCl,

в) KMnO₄,

г) Н₂SO₄

2. В каком соединении хлор проявляет степень окисления +5:

а) HClO₄,

б) Ca(ClO)₂,

в) HClO₃,

г) NaClO₂

3. Как рассчитывается молярная масса эквивалента в реакциях окисления-восстановления.

а) М_экв= М_{вещества}/кислотность

б) М_экв= М_{вещества}/ число электронов, участвующих в реакции

в) М_экв= М_{вещества}/ст.ок. Ме·число ат. Ме

г) М_экв= М_{вещества}/основность.

4. В окислительно-восстановительных реакциях окислитель:

а) отдает электроны,

б) принимает электроны,

в) нет процесса приема и отдачи электронов,

г) нет правильного ответа.

4. Моль эквивалент К₂Cr₂O₇ при использовании его в качестве окислителя в кислой среде рассчитывается по формуле:

а) М (К₂Cr₂O₇)/ число принятых электронов,

б) М (К₂Cr₂O₇)/ степень окисления ионаCr⁺⁶,

в) М (К₂Cr₂O₇)/ число атомов металла в соединении.

6. Формула соединения, в котором хлор проявляет свою максимальную степень окисления:

а) HCl,

б) HClO₂,

в) Cl₂O₇,

г) CCl₄.

7. Какую роль в окислительно-восстановительных реакциях выполняет марганец, входящий в состав следующих соединений: K₂MnO₄, MnCl₂, K₂MnO₃, KMnO₄

а) окислительно-восстановительную двойственность,

б) восстановитель,

с) окислитель

8. Эквивалентую массу сульфата железа, вступающего в реакцию 10FeSO₄ + 2КМnO₄ + 8H₂SO₄  K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Fe₂ (SO₄)₃ + 8H₂O, рассчитывают по следующей формуле:

а) М_Э=2М;

б) М_Э=М/основность кислоты;

в) М_Э=М/2;

г) М_Э=М/1