Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Відно́влення (англ. reduction; нім. Reduktion f) — це процес приєднання електронів речовиною, при цьому ступінь окиснення її елементів знижується.
Опис
![image]()
- Окиснювально-відновна реакція: Речовина А віддає електрон речовині В.
При відновленні атоми та йони приєднують електрони. При цьому відбувається пониження ступені окиснення елементу. Приклади: відновлення оксидів металів до вільних металів за допомогою водню, вуглецю, інших речовин; відновлення органічних кислот в альдегіди та спирти; гідрогенізація жирів тощо.
Відновник, що віддає електрони, набуває окиснювальних властивостей та перетворюється в спряжений окисник:
відновник - e− ↔ спряжений окисник.
Основна стаття: Реакції відновлення в біоорганічній хімії
У біоорганічній хімії велике значення мають реакції відновлення, які є складовою частиною різних біохімічних процесів у біологічних системах, а в промисловості використовуються для синтезу цінних біоорганічних сполук.
Для відновлення органічних сполук можуть бути використані майже всі відновники. Частіше за все використовують водень (Н2) в присутності гетерогенних каталізаторів, гідриди металів та активні метали (Na або Zn). У біологічних системах роль донору водню грають різноманітні коферменти, наприклад НАДН, НАДФН та ФАДН2.
Найбільш загальним способом відновлення ненасичених вуглець-вуглецевих зв'язків є каталітичне гідрування.
У біологічних системах часто протікають реакції відновлення різних азотовмісних сполук, наприклад нітрилів і амідів карбонових кислот, у результаті яких утворюються первинні аміни
У деяких яскраво забарвлених харчових продуктах можуть бути барвники на основі аніліну. Постійне вживання в їжу таких продуктів може призвести до серйозних наслідків, оскільки анілін — яскраво виражений відновник має високу біохімічну активність; окислюючись він утворює в організмі людини різні токсичні сполуки. Промислове добування аніліну з нітробензолу є типовою реакцією відновлення (більш відома як реакція Зініна).
Одним з учасників ферментативних процесів відновлення є похідне 1,4-дигідропиридина — НАДН, що в при відновленні утворює НАД+ в різних окисно-відновних реакціях у складі таких складних циклів як цикл Кребса,цикл Кальвіна та ін. Наприклад, при участі НАДН протікає in vivo реакція перетворення альдегідів у спирти.
Взагалі відновлення карбонільних сполук (альдегідів, кетонів, складних естерів) призводить до утворення відповідних спиртів.
Чільне місце в біоорганічній хімії займає відновлення моносахаридів (альдоз, кетоз). При відновленні альдоз отримується лиш один поліол, кетоз — суміш двох поліолів. Наприклад, при відновленні D-фруктози борогідридом натрію (NaBH4) утворюються D-глюцит (сорбіт) і D-маніт.
Важливою є реакція відновлювального амінування, яка протікає в організмі в процесі біосинтезу α-амінокислот. Процес протікає за схемою приєднання—відщеплення і полягає в отриманні α-амінокислот з альдегідів та кетонів, з утворенням проміжного продукту — іміну, який потім відновлюється до аміну.
Основна стаття:Реакції відновлення в біологічних системах
Відновні коферменти
Всі оксидоредуктази потребують коферментів. Вони можуть діяти в розчинній формі (Р) або у вигляді простетичної групи (П). Окислювально-відновні реакції, поряд з переносом електронів, часто включають перенесення одного або двох протонів. Тому зазвичай прийнято говорити про перенесення відновлювальних еквівалентів. Стандартний потенціал Eo ' простетичної групи може значно відрізнятися в залежності від оточення в молекулі ферменту.
Піридиннуклеотиди НАД+ (NAD+) і НАДФ+ (NADP+) широко поширені як коферменти дегідрогеназ. Вони переносять гідрид-іон (2е- і 1 H+ + і діють завжди в розчинній формі. НАД+ передає відновлювальний еквівалент з катаболического шляху в дихальному ланцюзі і тим самим бере участь в енергетичному обміні. НАДФ+, навпаки, є найважливішим відновником при біосинтезі.
Никотинамід-аденін-динуклеотид (НАДН, NADH) — кофермент, присутній у всіх живих клітинах, входить до складу ферментів групи дегідрогеназ, які каталізують окислювально-відновні реакції; виконує функцію переносника електронів і водню, які приймає від окислюваних речовин. Відновлена форма (NADH) здатна переносити їх на інші речовини. Відмінність його від іншого найважливішого коферменту — никотинамідаденіндинуклеотидфосфата, або NADP, у тому, що останній містить у молекулі ще один залишок фосфорної кислоти, пов'язаної з 21-вуглецевим атомом рибози.
НАДФ•H— оксидаза, або NADPH-оксидаза(NOX), Никотинамідаденіндинуклеотидфосфат — клітинний мембрано-зв'язаний мультимолекулярний ферментний комплекс, що локалізується на плазматичній мембрані і в деяких органелах. Особливо збагачені цим ферментом фагоцитарні клітини, такі як макрофаги. Ці оксидази беруть участь у клітинній протимікробній захисній системі, а також у клітинної проліферації, диференціювання і регуляції експресії генів. Існує ціла група NADPH — оксидаз, які розрізняються по складу субодиниць, клітинної специфічності, регуляції та іншими параметрами.
Флавінові коферменти ФМН і ФАД знайдені в дегідрогеназі, оксидазі і монооксигеназі. Зазвичай обидва з'єднання ковалентно пов'язані з ферментами. Активною групою обох коферментів є флавін (ізоалоксазина), що має сполучену систему з трьох кілець, яка може при відновленні приймати два електрони і два протона. У ФМН до флавіну приєднаний фосфорильований поліол рібіт. ФАД складається з ФМН, пов'язаного з АМФ. Обидва сполуки є функціонально близькими коферментами . У ліпоєвої кислоті функцію окислювально-відновного центру виконує внутрішньомолекулярний дисульфідний місток. Активна ліпоєва кислота ковалентно пов'язана із залишком лізину (R ') молекули ферменту. Ліпоєва кислота насамперед бере участь в окислювальному декарбоксилюванні 2-кетокислот. Дисульфідний місток також міститься в пептидному коферменті глутатіоні.
Функція убихінона (кофермент Q4) як переносника відновного еквівалента в дихальному ланцюзі має велике значення для живих організмів. При відновленні хінон перетворюється на ароматичний гідрохінон (убіхінол). Подібні системи хінон/гідрохінон беруть участь у реакціях фотосинтезу. До цього класу окислювально-відновних систем належать також вітаміни Е і К. Група гема є окислювально-відновним кофактором у дихального ланцюга, а також може бути в складі монооксигенази і пероксидази. На відміну від гемоглобіну в цих випадках іон заліза змінює валентність.
Основна стаття:Редокс-потенціал
Здатність відновника віддавати електрони окиснику виражається величиною окисно-відновного потенціалу (стандартного відновного потенціалу), або редокс-потенціалу. Як стандарт в усьому світі прийнятий редокс-потенціал реакції Н2 = 2Н+ + 2е- який при тиску газоподібного водню в 1 атмосферу при концентрації іонів Н+ рівній 1 моль/літр (що відповідає рН = 0) і при 25 °С умовно прийнятий за нуль. В умовах значення рН, прийнятого як стандарт при біохімічних розрахунках, тобто при рН 7,0, редокс-потенціал (Ео ') водневого електрода (системи Н2 — 2Н +) дорівнює — 0,42 В.
Реакції відновлення в циклі Кальвіна та в процесі спиртового бродіння
див. також цикл Кальвіна, гліколіз, спиртове бродіння
Однією з найважливіших реакцій у циклі Кальвіна є реакція відновлення дифосфогліцеринової кислоти під дією ферменту тризофосфатдегідрогенази за рахунок НАДФ• Н з утворенням 3-фосфогліцеринового альдегіду.
Потім під дією гліцеральдегід-1,3-фосфатдегідрогенази біфосфогліцеринова кислота відновлюється НАД (Ф) • H (у рослин і ціанобактерій; у пурпурних і зелених бактерій відновником є НАД • H) паралельно з відщепленням одного залишку фосфорної кислоти. Утворюється гліцеральдегід-3-фосфат (фосфогліцеральдегід, ФГА, тріозофосфат) Таким чином 3-фосфогліцериновый альдегід у результаті складних реакцій, які каталізуються ферментами іде на синтез фруктозо-6-фосфату (основний продукт фотосинтезу попередник глюкози) та рібулозо-5-фосфату, який у свою чергу перетворюється на рібулозо-1,5-дифосфат, котрий приєднує СО2 і цикл повторюється.
Окремим випадком гліколізу, що протікає в біологічній системі дріжджів в анаеробних умовах є спиртове бродіння. Під час спиртового бродіння розщеплення глюкози починається гліколітичним шляхом (за винятком бактерії Zymomonas mobilis, у якої глюкоза метаболізує по шляху Ентнера-Дудорова). У гліколітичних реакціях глюкоза розщеплюється і окиснюється до двох молекул пірувату, відбувається сусбтратне фосфорилювання двох молекул АДФ із утворенням АТФ, а також відновлюються до НАДН дві молекули НАД+. За аеробних умов НАДН знову окиснюється віддаючи електрони через ряд посередників на молекулярний кисень, і тоді знову може бути використаний у процесі гліколізу.
В анаеробних умовах регенерація НАД+ відбувається в кінцевих етапах бродіння, під час яких акцептором електронів є ацетальдегід, який утворюється із пірувату шляхом декарбоксилювання, яке каталізується піруватдекарбоксилазою. Цей фермент потребує присутності іонів Mg2+ і містить ковалентно приєднаний кофермент тіамінпірофосфат. Наступним кроком є відновлення ацетальдегіду до етилового спирту завдяки перенесенню гідрид-іона із НАДН, утвореного в гліколізі. Реакція відбувається за участі ферменту алкогольдегідрогенази, що містить в активному центрі іон цинку, який поляризує карбонільну групу субстрату полегшуючи приєднання гідриду. Найважливішою реакцією в цьому циклі є відновлення ацетальдегіду до етанолу за участі ферменту алкогольдегідрогенази, активной групою якої є відновлювальний комплекс:
НАДН2: С2Н4=О + НАДН2 = С2Н5ОН + НАД
Див. також
Джерела
- Глінка М. Л. Загальна хімія : підручник. — 2-ге вид., перероб. і доп. — Київ : Вища школа, 1982. — 608 с.
- Глосарій термінів з хімії / уклад. Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Дон. : Вебер, 2008. — 738 с. — .
 | Це незавершена стаття з хімії. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Vidnovlennya znachennya Vidno vlennya angl reduction nim Reduktion f ce proces priyednannya elektroniv rechovinoyu pri comu stupin okisnennya yiyi elementiv znizhuyetsya OpisA A e displaystyle mathrm A longrightarrow A e Okisnennya Rechovina A yak vidnovnik viddaye odin elektron B e B displaystyle mathrm B e longrightarrow B Vidnovlennya Rechovina V yak okisnik prijmaye elektron A B A B displaystyle mathrm A B longrightarrow A B Okisnyuvalno vidnovna reakciya Rechovina A viddaye elektron rechovini V Pri vidnovlenni atomi ta joni priyednuyut elektroni Pri comu vidbuvayetsya ponizhennya stupeni okisnennya elementu Prikladi vidnovlennya oksidiv metaliv do vilnih metaliv za dopomogoyu vodnyu vuglecyu inshih rechovin vidnovlennya organichnih kislot v aldegidi ta spirti gidrogenizaciya zhiriv tosho Vidnovnik sho viddaye elektroni nabuvaye okisnyuvalnih vlastivostej ta peretvoryuyetsya v spryazhenij okisnik vidnovnik e spryazhenij okisnik Reakciyi vidnovlennya v bioorganichnij himiyiOsnovna stattya Reakciyi vidnovlennya v bioorganichnij himiyi U bioorganichnij himiyi velike znachennya mayut reakciyi vidnovlennya yaki ye skladovoyu chastinoyu riznih biohimichnih procesiv u biologichnih sistemah a v promislovosti vikoristovuyutsya dlya sintezu cinnih bioorganichnih spoluk Dlya vidnovlennya organichnih spoluk mozhut buti vikoristani majzhe vsi vidnovniki Chastishe za vse vikoristovuyut voden N2 v prisutnosti geterogennih katalizatoriv gidridi metaliv ta aktivni metali Na abo Zn U biologichnih sistemah rol donoru vodnyu grayut riznomanitni kofermenti napriklad NADN NADFN ta FADN2 Najbilsh zagalnim sposobom vidnovlennya nenasichenih vuglec vuglecevih zv yazkiv ye katalitichne gidruvannya U biologichnih sistemah chasto protikayut reakciyi vidnovlennya riznih azotovmisnih spoluk napriklad nitriliv i amidiv karbonovih kislot u rezultati yakih utvoryuyutsya pervinni amini U deyakih yaskravo zabarvlenih harchovih produktah mozhut buti barvniki na osnovi anilinu Postijne vzhivannya v yizhu takih produktiv mozhe prizvesti do serjoznih naslidkiv oskilki anilin yaskravo virazhenij vidnovnik maye visoku biohimichnu aktivnist okislyuyuchis vin utvoryuye v organizmi lyudini rizni toksichni spoluki Promislove dobuvannya anilinu z nitrobenzolu ye tipovoyu reakciyeyu vidnovlennya bilsh vidoma yak reakciya Zinina Odnim z uchasnikiv fermentativnih procesiv vidnovlennya ye pohidne 1 4 digidropiridina NADN sho v pri vidnovlenni utvoryuye NAD v riznih okisno vidnovnih reakciyah u skladi takih skladnih cikliv yak cikl Krebsa cikl Kalvina ta in Napriklad pri uchasti NADN protikaye in vivo reakciya peretvorennya aldegidiv u spirti Vzagali vidnovlennya karbonilnih spoluk aldegidiv ketoniv skladnih esteriv prizvodit do utvorennya vidpovidnih spirtiv Chilne misce v bioorganichnij himiyi zajmaye vidnovlennya monosaharidiv aldoz ketoz Pri vidnovlenni aldoz otrimuyetsya lish odin poliol ketoz sumish dvoh polioliv Napriklad pri vidnovlenni D fruktozi borogidridom natriyu NaBH4 utvoryuyutsya D glyucit sorbit i D manit Vazhlivoyu ye reakciya vidnovlyuvalnogo aminuvannya yaka protikaye v organizmi v procesi biosintezu a aminokislot Proces protikaye za shemoyu priyednannya vidsheplennya i polyagaye v otrimanni a aminokislot z aldegidiv ta ketoniv z utvorennyam promizhnogo produktu iminu yakij potim vidnovlyuyetsya do aminu Reakciyi vidnovlennya v biologichnih sistemahOsnovna stattya Reakciyi vidnovlennya v biologichnih sistemah Vidnovni kofermenti Vsi oksidoreduktazi potrebuyut kofermentiv Voni mozhut diyati v rozchinnij formi R abo u viglyadi prostetichnoyi grupi P Okislyuvalno vidnovni reakciyi poryad z perenosom elektroniv chasto vklyuchayut perenesennya odnogo abo dvoh protoniv Tomu zazvichaj prijnyato govoriti pro perenesennya vidnovlyuvalnih ekvivalentiv Standartnij potencial Eo prostetichnoyi grupi mozhe znachno vidriznyatisya v zalezhnosti vid otochennya v molekuli fermentu Piridinnukleotidi NAD NAD i NADF NADP shiroko poshireni yak kofermenti degidrogenaz Voni perenosyat gidrid ion 2e i 1 H i diyut zavzhdi v rozchinnij formi NAD peredaye vidnovlyuvalnij ekvivalent z katabolicheskogo shlyahu v dihalnomu lancyuzi i tim samim bere uchast v energetichnomu obmini NADF navpaki ye najvazhlivishim vidnovnikom pri biosintezi Nikotinamid adenin dinukleotid NADN NADH koferment prisutnij u vsih zhivih klitinah vhodit do skladu fermentiv grupi degidrogenaz yaki katalizuyut okislyuvalno vidnovni reakciyi vikonuye funkciyu perenosnika elektroniv i vodnyu yaki prijmaye vid okislyuvanih rechovin Vidnovlena forma NADH zdatna perenositi yih na inshi rechovini Vidminnist jogo vid inshogo najvazhlivishogo kofermentu nikotinamidadenindinukleotidfosfata abo NADP u tomu sho ostannij mistit u molekuli she odin zalishok fosfornoyi kisloti pov yazanoyi z 21 vuglecevim atomom ribozi NADF H oksidaza abo NADPH oksidaza NOX Nikotinamidadenindinukleotidfosfat klitinnij membrano zv yazanij multimolekulyarnij fermentnij kompleks sho lokalizuyetsya na plazmatichnij membrani i v deyakih organelah Osoblivo zbagacheni cim fermentom fagocitarni klitini taki yak makrofagi Ci oksidazi berut uchast u klitinnij protimikrobnij zahisnij sistemi a takozh u klitinnoyi proliferaciyi diferenciyuvannya i regulyaciyi ekspresiyi geniv Isnuye cila grupa NADPH oksidaz yaki rozriznyayutsya po skladu subodinic klitinnoyi specifichnosti regulyaciyi ta inshimi parametrami Flavinovi kofermenti FMN i FAD znajdeni v degidrogenazi oksidazi i monooksigenazi Zazvichaj obidva z yednannya kovalentno pov yazani z fermentami Aktivnoyu grupoyu oboh kofermentiv ye flavin izoaloksazina sho maye spoluchenu sistemu z troh kilec yaka mozhe pri vidnovlenni prijmati dva elektroni i dva protona U FMN do flavinu priyednanij fosforilovanij poliol ribit FAD skladayetsya z FMN pov yazanogo z AMF Obidva spoluki ye funkcionalno blizkimi kofermentami U lipoyevoyi kisloti funkciyu okislyuvalno vidnovnogo centru vikonuye vnutrishnomolekulyarnij disulfidnij mistok Aktivna lipoyeva kislota kovalentno pov yazana iz zalishkom lizinu R molekuli fermentu Lipoyeva kislota nasampered bere uchast v okislyuvalnomu dekarboksilyuvanni 2 ketokislot Disulfidnij mistok takozh mistitsya v peptidnomu kofermenti glutationi Funkciya ubihinona koferment Q4 yak perenosnika vidnovnogo ekvivalenta v dihalnomu lancyuzi maye velike znachennya dlya zhivih organizmiv Pri vidnovlenni hinon peretvoryuyetsya na aromatichnij gidrohinon ubihinol Podibni sistemi hinon gidrohinon berut uchast u reakciyah fotosintezu Do cogo klasu okislyuvalno vidnovnih sistem nalezhat takozh vitamini E i K Grupa gema ye okislyuvalno vidnovnim kofaktorom u dihalnogo lancyuga a takozh mozhe buti v skladi monooksigenazi i peroksidazi Na vidminu vid gemoglobinu v cih vipadkah ion zaliza zminyuye valentnist Redoks potencial Osnovna stattya Redoks potencial Zdatnist vidnovnika viddavati elektroni okisniku virazhayetsya velichinoyu okisno vidnovnogo potencialu standartnogo vidnovnogo potencialu abo redoks potencialu Yak standart v usomu sviti prijnyatij redoks potencial reakciyi N2 2N 2e yakij pri tisku gazopodibnogo vodnyu v 1 atmosferu pri koncentraciyi ioniv N rivnij 1 mol litr sho vidpovidaye rN 0 i pri 25 S umovno prijnyatij za nul V umovah znachennya rN prijnyatogo yak standart pri biohimichnih rozrahunkah tobto pri rN 7 0 redoks potencial Eo vodnevogo elektroda sistemi N2 2N dorivnyuye 0 42 V Reakciyi vidnovlennya v cikli Kalvina ta v procesi spirtovogo brodinnya div takozh cikl Kalvina glikoliz spirtove brodinnya Odniyeyu z najvazhlivishih reakcij u cikli Kalvina ye reakciya vidnovlennya difosfoglicerinovoyi kisloti pid diyeyu fermentu trizofosfatdegidrogenazi za rahunok NADF N z utvorennyam 3 fosfoglicerinovogo aldegidu Potim pid diyeyu gliceraldegid 1 3 fosfatdegidrogenazi bifosfoglicerinova kislota vidnovlyuyetsya NAD F H u roslin i cianobakterij u purpurnih i zelenih bakterij vidnovnikom ye NAD H paralelno z vidsheplennyam odnogo zalishku fosfornoyi kisloti Utvoryuyetsya gliceraldegid 3 fosfat fosfogliceraldegid FGA triozofosfat Takim chinom 3 fosfoglicerinovyj aldegid u rezultati skladnih reakcij yaki katalizuyutsya fermentami ide na sintez fruktozo 6 fosfatu osnovnij produkt fotosintezu poperednik glyukozi ta ribulozo 5 fosfatu yakij u svoyu chergu peretvoryuyetsya na ribulozo 1 5 difosfat kotrij priyednuye SO2 i cikl povtoryuyetsya Okremim vipadkom glikolizu sho protikaye v biologichnij sistemi drizhdzhiv v anaerobnih umovah ye spirtove brodinnya Pid chas spirtovogo brodinnya rozsheplennya glyukozi pochinayetsya glikolitichnim shlyahom za vinyatkom bakteriyi Zymomonas mobilis u yakoyi glyukoza metabolizuye po shlyahu Entnera Dudorova U glikolitichnih reakciyah glyukoza rozsheplyuyetsya i okisnyuyetsya do dvoh molekul piruvatu vidbuvayetsya susbtratne fosforilyuvannya dvoh molekul ADF iz utvorennyam ATF a takozh vidnovlyuyutsya do NADN dvi molekuli NAD Za aerobnih umov NADN znovu okisnyuyetsya viddayuchi elektroni cherez ryad poserednikiv na molekulyarnij kisen i todi znovu mozhe buti vikoristanij u procesi glikolizu V anaerobnih umovah regeneraciya NAD vidbuvayetsya v kincevih etapah brodinnya pid chas yakih akceptorom elektroniv ye acetaldegid yakij utvoryuyetsya iz piruvatu shlyahom dekarboksilyuvannya yake katalizuyetsya piruvatdekarboksilazoyu Cej ferment potrebuye prisutnosti ioniv Mg2 i mistit kovalentno priyednanij koferment tiaminpirofosfat Nastupnim krokom ye vidnovlennya acetaldegidu do etilovogo spirtu zavdyaki perenesennyu gidrid iona iz NADN utvorenogo v glikolizi Reakciya vidbuvayetsya za uchasti fermentu alkogoldegidrogenazi sho mistit v aktivnomu centri ion cinku yakij polyarizuye karbonilnu grupu substratu polegshuyuchi priyednannya gidridu Najvazhlivishoyu reakciyeyu v comu cikli ye vidnovlennya acetaldegidu do etanolu za uchasti fermentu alkogoldegidrogenazi aktivnoj grupoyu yakoyi ye vidnovlyuvalnij kompleks NADN2 S2N4 O NADN2 S2N5ON NADDiv takozhOkisnyuvalno vidnovna reakciya Okisnennya Okisnik Redoks Reakciyi vidnovlennya v biologichnih sistemah elektrolitichne vidnovlennyaDzherelaGlinka M L Zagalna himiya pidruchnik 2 ge vid pererob i dop Kiyiv Visha shkola 1982 608 s Glosarij terminiv z himiyi uklad J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Don Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0 Ce nezavershena stattya z himiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi