209

/miana entalpii swobodnej AG_W:

AG. « -z - F A£    (8.11)

Z równania (8.11) wynika, że AS musi być > 0. ponieważ dla procesu samorzutnego AG jest < 0.

Z równań (8.10) oraz (8.11) widać, te proces przebiega samorzutnie w kierunku przeniesienia elektronów od układu o niższym do układu o wyższym potencjale oksydortdukeyjnym Znając różnicę potencjałów oksydoredukcyjnych AS. można łatwo (równanie 8.1) określić uwalnianą energię wyrażoną zmianą entalpii swobodnej AG. Z powyższego widać, że różnica potencjałów oksydoredukcyjnych A£jc*t wskaźnikiem kierunku przebiegu reakcji oksydoredukcyjnych. Znajomość jej wartości pośrednio umożliwia określenie entalpii swx>bodncj związanej ze wspomnianymi reakcjami. Należy podkreślić, że doświadczalne wyznaczenie potencjału oktydoredukcyjnego (lub jego różnicy) jest bardziej dostępne i znacznie łatwiejsze niż pomiar zmian entalpii swobodnej układu.

8.1.3. Zarys teorii chemiosmotycznej Mitchella

Przez wiek lat nic udało się wyjaśnić sprzężenia zjawisk utleniania z syntezą ATP W poprzednim rozdziale omówiono zjawiska kolejnego przenoszenia elektronów w łańcuchu oddechowym do członów o coraz wyższym potencjale oksydoredukcyj-nym. Łańcuch oddechowy przenosi elektrony od pary NAD7NADH do pary 0j/H₂0 przy różnicy potencjału oksydorcdukcyjncgo wynoszącej około 1.2 V. Łańcuch oddechowy w mitochondriach składa się z wielu (ponad dwudziestu) przenośników elektronów. Składniki łańcucha oddechowego są /gromadzone w czterech kompleksach lipśdowo-białkowych. Szersze informacje o tych kompleksach można znaleźć w podręcznikach biochemii.

Według hipotezy chenuosmotycznej Mitchella (1961) czynnikiem sprzęgającym zjawiska utleniania z syntezą ATP jest gradient stulenia protonów występujący w poprzek błony mitochondrialncj. Podczas procesu przenoszenia elektronów w łańcuchu oddechowym reakcjom oksydoredukcyjnym towarzyszy wydalanie protonów (H*) w przestrzeń między błonową (na zewnątrz wewnętrznej błony mito-chondrialncj). Na rycinie 8.4 przedstawiono schematycznie proces wydalania protonów do przestrzeni między błonowej.

W wyniku wydalania protonów wytwarza się protonowy gradient elektrochemiczny A/j_h-. odgry wający. jak się okazuje, zasadniczą rolę w mechanizmie syntezy ATP. Podstawowym postulatem teorii chemiosmotycznej Mitchella jest postulat dotyczący sprzężenia transportu elektronów w błonach mitochondnalnych (jak również w błonach komórkowych bakterii i błonach tylakoidów w chloroplastach), zwanych ogólnie błonami przekształcającymi energię, z syntezą ATP za pomocą proionowego gradientu elektrochemicznego A£_M-. Oznacza to. że energia wytworzona w procesach oksydoredukcyjnych (występuje transport elektronów w łańcuchu oddechowym) zostaje podtrzymana na skutek wytworzenia gradientu stężeń

209