Цей розділ присвячений окислювально-відновній хімії. Почнемо з нагадування про те, що ви дізналися в Загальній хімії про основи окислювально-відновних реакцій в контексті неорганічних елементів, таких як залізо, мідь і цинк: відновлення - це посилення електронів, а окислення - втрата електронів.
Ви, безсумнівно, вже знайомі із загальною ідеєю окислення та відновлення: ви дізналися в загальній хімії, що коли з'єднання або елемент окислюється, він втрачає електрони, а коли він зменшується, він отримує електрони. Ви також знаєте, що реакції окислення та відновлення відбуваються в тандемі: якщо один вид окислюється, інший повинен бути зменшений одночасно - таким чином термін «окислювально-відновна реакція».
Подумайте ще раз до окислювально-відновної хімії, яку ви дізналися в загальному курсі хімії. Загальний експеримент в лабораторії загальної хімії полягає у створенні гальванічного елемента, що складається з мідного електрода, зануреного у водний розчин нітрату міді, з'єднаний дротом з цинковим електродом, зануреним у водний розчин нітрату цинку.
Багато окислювально-відновних реакцій, з якими ви зіткнетеся при вивченні центральних метаболічних шляхів, класифікуються як реакції гідрування або дегідрування. Гідрування - це просто чисте додавання молекули водню (Н2) до з'єднання, у вигляді іона гідриду (H-, протон плюс пара електронів) і протона.
Переходимо далі до реакцій, при яких молекула водню додається в подвійний зв'язок алкена, утворюючи алкан - і зворотний, в якомуH2 виводиться з алкана з утворенням алкена. Багато біохімічні реакції цього типу включають ненасичені тіоефіри.
Для того, щоб вивчити будь-яку реакцію, каталізовану ферментом, дослідник повинен мати в наявності якийсь тест або аналіз, щоб спостерігати та вимірювати прогрес реакції та вимірювати її швидкість. У багатьох випадках аналіз просто передбачає проведення реакції протягом певного періоду часу, а потім ізоляцію та кількісну оцінку продукту за допомогою техніки поділу, такої як високоефективна рідинна хроматографія (ВЕРХ) або газова хроматографія (GC).
Взаємоперетворення між дитіоловими і дисульфідними групами є окислювально-відновною реакцією: вільна форма дитіолу знаходиться в відновленому стані, а дисульфідна форма - в окисленому стані.
Нижче наведено два приклади біохімічних перетворень, каталізованих монооксигеназними ферментами: один - гідроксилювання, інший - епоксидне (епоксидна функціональна група складається з трьохчленного вуглецево-вуглецево-кисневого кільця).
Ми отримуємо свою енергію від окислення органічних молекул, таких як жир і вуглеводи, оскільки електрони з цих відновлених сполук переносяться в молекулярний кисень, тим самим зменшуючи його до води. Зниження O2, однак, виявляється небезпечною діяльністю: в процесі неминуче утворюються шкідливі побічні продукти, звані активними формами кисню (РОС).
