Aspectos b

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En el siguiente dibujo se idealiza el proceso de
acepción de electrones. A un medio en que existe
una " presión " electrónica se le añade una
sustancia " A " en su forma oxidada. Cuando al
cabo de un tiempo se alcance el equilibrio,
observaremos que una gran parte de la sustancia "
A " se ha transformado en la forma reducida
mediante la captación de un electrón, mientras
que una pequeña parte permanecerá en la forma
oxidada. Podemos decir que esta sustancia " A "
tiene una elevada afinidad por los electrones.
También se puede decir que tiene un potencial de
oxidación - reducción muy alto.
Aspectos básicos de oxidación - reducción  I I
I Un aspecto fundamental en el estudio de los
procesos de oxidación - reducción es su
cuantificación. Para cuantificar una reacción de
oxidación - reducción debemos hacer es medir la
afinidad de una sustancia por los electrones.
Lo contrario ocurre a la sustancia " B ". Cuando
se alcance el equilibrio observaremos que la
mayor parte de esta sustancia permanecerá en su
forma oxidada, mientras una pequeña parte se ha
transformado en la forma reducida mediante la
captación de un electrón. Podemos decir que esta
sustancia " B " tiene una baja afinidad por los
electrones. También se puede decir que tiene un
potencial de oxidación - reducción muy bajo.
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
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Hemos idealizado los acontecimientos con el
objeto obtener una aproximación " intuitiva " a
la noción de potencial de oxidación -
reducción. Vamos a ver que es y como se realiza
la cuantificación del potencial de oxidación -
reducción standard en las siguientes diapositivas
aspectos básicos de oxidación - reducción IV  
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
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Aspectos básicos de oxidación - reducción  I V El
Potencial de oxidación reducción estandar  ( E0
). Hemos idealizado los acontecimientos con el
objeto obtener una aproximación " intuitiva " a
la noción de potencial de oxidación -
reducción. Vamos a ver que es y como se realiza
la cuantificación del potencial de oxidación -
reducción estandar de una sustancia a la que
llamamos "problema", que presenta dos formas
moleculares ( oxidada y reducida )
Se dispone un sistema con dos cubetas. En una de
ellas ( izquierda en el dibujo ) vamos a poner un
par de oxidación-reducción que es el par
hidrógeno - protón. A este par le llamamos par de
referencia es decir, que la afinidad por los
electrones de otros pares se va referir al de
hidrógeno - protón.
Ajustando el tampón de esta cubeta a pH 0
estamos fijando la concentración de protones
exactamente a 1 M ( concentración estandar del
protón para los químicos ). Con ello ya tenemos
lista la cubeta de referencia, formada por el par
hidrógeno - protón en condiciones estandar desde
un punto de vista químico ( concentraciones de 1
atmósfera y 1 M respectivamente ).
El hidrógeno es un gas y por lo tanto hay que
hacerlo burbujear en la cubeta desde una botella
de hidrógeno, hasta que se consigue una presión
parcial de hidrógeno de 1 atmósfera (
concentración estandar de los gases ).
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Ahora hay que preparar la otra cubeta ( derecha
en el dibujo ), donde vamos a disponer el par de
oxidación - reducción cuya afinidad por los
electrones queremos cuantificar es decir, el par
de oxidación - reducción formado por la sustancia
A ( miembro oxidante del par ) y la sustancia A-
( miembro reducido del par ). Para ello ponemos
ambos miembros del par a una concentración de 1 M
( concentración estandar para solutos no gaseosos
solubles en agua ).
Una vez preparadas las cubetas disponemos un
puente de agar / KCl entre las mismas ( amarillo
en el dibujo ) con el objeto de mantener el
equilibrio eléctrico. A ello hay que añadir un
voltímetro conectado a ambas cubetas mediante
sendos electrodos. Esto va a permitir el flujo de
electrones en una u otra dirección, siendo medido
dicho flujo mediante el voltímetro, que nos dará
la medición del potencial de oxidación -
reducción estandar E0, que se expresa en voltios
o en milivoltios.
Además hay que ajustar el tampón de la cubeta
"problema" a un pH 0 es decir, al mismo valor
que la cubeta de referencia. Esto es una
condición necesaria para hablar de potencial de
oxidación - reducción estandar E0..
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En este ejemplo vemos como el compuesto A tiene
una gran afinidad por los electrones para
reducirse o transformarse en la forma reducida (
A- ), mientras que el protón (  H ) tiene menos
afinidad para convertirse en Hidrógeno ( H2 ).
Ello hace que el compuesto A " tire " de los
electrones, y trae como consecuencia un flujo de
electrones desde la otra cubeta, donde se
encuentra el Hidrógeno ( H2 ) y su forma oxidada
el protón (  H ).
Si se diese el caso representado en el siguiente
dibujo, donde los electrones van de la cubeta de
referencia ( izquierda ) a la cubeta problema (
derecha ), entonces diremos que el par problema
tiene un potencial de oxidación - reducción 
mayor  que el par de referencia. Como al par de
referencia convenimos en asignarle el valor de 0
V, cualquier otro par que acepte electrones del
par de referencia decimos que tiene potencial
redox o de oxidación - reducción standar E0 mayor
de 0 ( E0 es positivo ).
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En resumen, podemos establecer como serán las
transformaciones globales en cada cubeta
En la izquierda se resume el proceso El
Hidrógeno ( H2 ) se oxida a dos protones (  H )
liberando dos electrones los electrones pasan de
una cubeta a otra a través del hilo conductor y
en la otra cubeta son aceptados por la forma
oxidada de A ( A ) que se reduce a la forma
reducida de ( A-). En la derecha el mismo proceso
se representa más esquematizado.
Vamos a ver que es el potencial de oxidación -
reducción estandar ajustado a pH 7 en las
siguientes diapositivas   aspectos básicos de
oxidación - reducción V ).
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Aspectos básicos de oxidación - reducción V El
potencial de oxidación reducción estandar
corregido a pH 7 ( E0' ). Hemos visto en aspectos
básicos de oxidación - reducción IV el
significado del potencial de oxidación -
reducción estandar ( E0 ) definido por la
química. Sin embargo, en bioquímica trabajamos
con sustancias que son metabolitos, coenzimas,
grupos prostéticos, etc. que realizan su función
en ambientes con valores de pH muy lejanos al
estandar de los químicos ( pH 0 ). Por este
motivo en bioquímica se utiliza como valor
estandar el pH 7 ( pH neutro ) cuando se trata
de cuantificar los procesos de transferencia de
electrones.
Para ello se dispone nuevamente el sistema de dos
cubetas mostrado en la lección anterior,
manteniendo el par de referencia ( cubeta de la
izquierda ) a un pH 0 ( concentración de
protones 1 M ), y presión de hidrógeno (
concentración ) de 1 atmósfera. Sin embargo, en
la cubeta de la derecha el par problema, formado
por la sustancia A ( miembro oxidante del par ) y
la sustancia A- ( miembro reducido del par ), a
una concentración que vuelve a ser 1 M, se
encontrará en un tampón a pH 7.
Esto obliga a modificar la definición del
potencial de oxidación - reducción estandar
definido a pH 0 ( E0 ), introduciendo un nuevo
concepto como es el del potencial de oxidación -
reducción estandar corregido a pH 7 ( E0' ).
Ahora podemos medir el flujo de electrones con
ayuda del voltímetro, y de esta forma calcular el
del potencial de oxidación - reducción estandar
corregido a pH 7  ( E0' ).
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Vemos como los electrones van desde la cubeta con
pH 7 a la cubeta de referencia donde el pH es
0. El voltímetro nos permite conocer que el valor
del potencial de oxidación - reducción estandar
corregido a pH 7   E0'    - 0.42 V De la misma
manera se pueden calcular los potenciales de
oxidación - reducción estandar corregidos a pH 7
de distintos metabolitos, coenzimas, etc. cuya
concentración será de 1 M para cada miembro del
par, y ajustando el tampón a pH 7.
Si ponemos en la cubeta de la derecha el mismo
par que utilizamos de referencia ( hidrógeno /
protón ) a pH 7 que ocurrirá
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En la siguiente tabla podemos observar los
valores del potencial de oxidación - reducción
estandar corregidos a pH 7 de distintos
metabolitos, coenzimas y grupos próstéticos
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