Blog

Reazioni redox in biochimica-chimicamo

Reazioni redox in biochimica. Esercizi

  |   Chimica, Chimica Organica, Stechiometria

Le reazioni redox in biochimica assumono una particolare importanza e spesso avvengono grazie ad enzimi come le ossidoreduttasi

Un organismo vivente ha bisogno di energia per sopravvivere e per svolgere determinate funzioni; l’energia deriva dall’ossidazione dei metaboliti che sono ridotti in una serie di reazioni in cui l’ossigeno è l’accettore finale di elettroni. L’elettrochimica gioca pertanto un ruolo fondamentale nelle molteplici reazioni biologiche come, ad esempio la fermentazione lattica che prende le mosse dall’acido piruvico, prodotto terminale della glicolisi:

piruvato + NADH + H+ → lattato + NAD+

La reazione di ossidoriduzione è data da due semireazioni:

piruvato + 2 H+ + 2 e → lattato ( semireazione di riduzione)

NADH + H+ → NAD+ +2 H+ + 2 e (semireazione di ossidazione)

L’ NAD+ prodotto dalla reazione viene poi sfruttato in altre vie metaboliche per ottenere ATP. Ad ogni semireazione di riduzione corrisponde un potenziale standard di riduzione. Si riportano, nella tabella seguente i potenziali normali di riduzione più comuni in chimica biologica

Tabella

Potenziali standard di riduzione

Semireazione

E° (Volt)

O2 + 4 H+ + 4 e → 2 H2O

+0.816

SO42- + 2 H+ + 2 e → SO32- + H2O

+0.480

Fumarato + 2 H+ + 2 e →  succinato

+0.030

Acetaldeide + 2 H+ + 2 e → etanolo

– 0.163

Ossalacetato + 2 H+ + 2 e →  malato

– 0.175

FAD + 2 H+ + 2 e →  FADH2

– 0.219

NAD+ +  H+ + 2 e →  NADH

– 0.320

Piruvato + CO2 + 2 H+ + 2 e →  malato

– 0.330

Quando le reazioni elencate sono considerate da destra a sinistra, ovvero nel senso dell’ossidazione, il segno che assume E° è opposto a quello della riduzione.

Esempio

Consideriamo, ad esempio, l’ossidazione di NADH con l’ossigeno; l’ossigeno ossida l’NADH a NAD+  quindi va considerata la semireazione:

NADH → NAD+ +  H+ + 2 e il cui potenziale è uguale in valore assoluto a quello della semireazione di riduzione ma ha segno opposto pertanto E° = + 0.320

La semireazione di riduzione dell’ossigeno è quella indicata in tabella:

O2 + 4 H+ + 4 e → 2 H2O il cui potenziale è + 0.816 V

Dopo aver moltiplicato per 2 la prima delle due semireazioni in modo che gli elettroni scambiati siano uguali otteniamo:

2 NADH → 2 NAD+ + 2 H+ + 4 e

Sommiamo tale semireazione a quella di riduzione dell’ossigeno e, dopo aver fatto le opportune semplificazioni, si ha:

2 NADH + O2 + 2 H+ → 2 NAD+ + 2 H2O

Il potenziale della reazione è dato dalla somma dei potenziali delle semireazioni: E = + 0.320 + 0.816 = + 1.14 V.
Dal valore positivo del potenziale della reazione si comprende che l’ossidazione di NADH da parte dell’ossigeno è un processo spontaneo. La reazione è, tuttavia,  molto lenta quindi affinché essa avvenga è necessario un enzima che agisca da catalizzatore.

Consideriamo ora la reazione: succinato + FAD → fumarato + FADH2. Valutiamo, utilizzando i dati presenti in tabella, se la reazione avviene spontaneamente.

Dai dati presenti vediamo che le due semireazioni sono:

FAD + 2 H+ + 2 e →  FADH2  (semireazione di ossidazione) per la quale E° = – 0.219 V

succinato → Fumarato + 2 H+ + 2 e  ( semireazione di ossidazione) per la quale E° = – 0.030

Sommando le due semireazioni otteniamo che il potenziale della reazione è pari a – 0.219 – 0.030 = – 0.249 V e pertanto la reazione non è spontanea.

Condividi


Gentile Lettrice, Gentile Lettore

Abbiamo rilevato che stai utilizzando un AdBlocker che blocca il caricamento completo delle pagine di Chimicamo.org

Questo sito è per te completamente gratuito e fornisce, si spera, un servizio serio, completo ed utile, pertanto speriamo che tu consideri la possibilità di escluderlo dal blocco delle pubblicità che sono la nostra unica fonte di guadagno per portare avanti quello che vedi.

 

Per piacere aggiungi Chimicamo.org alla tua whitelist oppure disabilita il tuo software mentre navighi su queste pagine.

 

Grazie

Lo staff di Chimicamo.org

Condividi