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2021_Redox_for_review - Biologie

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Réactions de réduction-oxydation

En biologie générale, la plupart des réactions de réduction/oxydation (redox) dont nous discutons se produisent dans les voies métaboliques (ensembles connectés de réactions biochimiques). Ici, la cellule décompose les composés qu'elle consomme en parties plus petites, puis réassemble ces molécules et d'autres en macromolécules plus grosses. Pour ces raisons, il est important de développer au moins une compréhension et une appréciation intuitives des réactions redox en biologie.

La plupart des étudiants en biologie étudieront également les réactions de réduction et d'oxydation dans leurs cours de chimie ; ces types de réactions sont importants bien au-delà de la biologie. Quel que soit l'ordre dans lequel les étudiants sont initiés à ce concept (chimie d'abord ou biologie d'abord), la plupart trouveront le sujet présenté de manières très différentes en chimie et en biologie. Cela peut être déroutant.

Les chimistes introduisent souvent les concepts d'oxydation et de réduction en utilisant le concept d'états d'oxydation. Voir ce lien pour plus d'informations : . Les chimistes demandent généralement aux élèves d'appliquer un ensemble de règles (voir lien) pour déterminer les états d'oxydation des atomes individuels dans les molécules impliquées dans une réaction chimique. Le formalisme chimique définit l'oxydation comme une augmentation de l'état d'oxydation et la réduction comme une diminution de l'état d'oxydation.

Cependant, les biologistes ne pensent généralement pas ou n'enseignent pas les réactions redox de cette manière. Pourquoi? Nous pensons que c'est parce que la plupart des réactions redox rencontrées en biologie impliquent un changement d'état d'oxydation qui se produit par un transfert d'électron(s) entre les molécules. Les biologistes définissent donc généralement la réduction comme un gain d'électrons et l'oxydation comme une perte d'électrons. Nous notons que la vision biologique des échanges d'électrons des réactions d'oxydoréduction est tout à fait cohérente avec la définition plus générale associée strictement aux changements d'états d'oxydation. Le modèle d'échange d'électrons n'explique cependant pas les réactions d'oxydoréduction n'impliquant pas de transfert d'électrons, qui se produisent parfois dans le cadre d'un cours de chimie. Le point de vue du biologiste sur la chimie redox a l'avantage (dans le contexte de la biologie) d'être relativement facile à créer une image mentale. Il n'y a pas de listes de règles à retenir de l'inspection de la structure moléculaire impliquée dans l'élaboration d'au moins une image conceptuelle de base du sujet. Nous imaginons simplement un échange entre deux parties - une molécule remettant un ou plusieurs électrons à un partenaire qui les accepte.

Puisqu'il s'agit d'une lecture de biologie pour un cours de biologie, nous abordons l'oxydoréduction à partir de la conceptualisation « gain/perte d'électrons ». Si vous avez déjà suivi un cours de chimie et que ce sujet semble être présenté un peu différemment dans votre cours de biologie, rappelez-vous qu'à la base, vous apprenez la même chose. Les biologistes ont juste adapté ce que vous avez appris en chimie pour qu'il ait un sens plus intuitif dans le contexte de la biologie. Si vous n'avez pas encore entendu parler de redox, ne vous inquiétez pas. Si vous pouvez comprendre ce que nous essayons de faire ici, lorsque vous couvrirez ce concept en cours de chimie, vous aurez quelques longueurs d'avance. Vous aurez juste besoin de travailler pour généraliser un peu votre pensée.

Commençons par quelques réactions génériques

Le transfert d'électrons entre deux composés fait que l'un de ces composés perd un électron et un composé gagne un électron. Par exemple, regardez la figure ci-dessous. Si nous utilisons la rubrique de l'histoire de l'énergie pour examiner la réaction globale, nous pouvons comparer les caractéristiques avant et après des réactifs et des produits. Qu'arrive-t-il à la matière (truc) avant et après la réaction ? Composé A commence comme neutre et devient chargé positivement. Composé B commence comme neutre et devient chargé négativement. Parce que les électrons sont chargés négativement, nous pouvons expliquer cette réaction avec le mouvement d'un électron de Composé A à B. Cela est cohérent avec les changements de responsable. Composé A perd un électron (se charge positivement), et on dit que A s'est oxydé. Pour les biologistes, ooxydationest associée à la perte d'électron(s). B gagne l'électron (devenant chargé négativement), et nous disons que B est devenu réduit. Réductionest associé au gain d'électrons. Nous savons aussi, puisqu'une réaction s'est produite (quelque chose s'est passé), que l'énergie a dû être transférée et/ou réorganisée dans ce processus et nous y reviendrons bientôt.

Figure 1. Réaction redox générique avec demi-réactions

Attribution : Mary O. Aina

Pour réitérer : lorsqu'un ou plusieurs électrons sont perdus ou qu'une molécule est oxydé, le ou les électrons doivent alors passer à une autre molécule. On dit que la molécule qui gagne l'électron devient réduit. Ensemble, ces réactions de gain-perte d'électrons appariées sont connues sous le nom de réaction d'oxydo-réduction (également appelée réaction redox).

Cette idée de demi-réactions appariées est essentielle au concept biologique d'oxydoréduction. Les électrons ne sortent pas de l'univers "gratuitement" pour réduire une molécule et ne sautent pas non plus d'une molécule dans l'éther. Les électrons donnés DOIVENT provenir d'une molécule donneuse et être transférés à une autre molécule acceptrice. Par exemple, dans la figure au-dessus de l'électron, la molécule réduite B dans la demi-réaction 2 doit provenir d'un donneur - elle n'apparaît tout simplement pas de nulle part ! De même, l'électron qui quitte A dans la demi-réaction 1 ci-dessus doit " atterrir " sur une autre molécule - il ne disparaît pas simplement de l'univers.

Par conséquent, les réactions d'oxydation et de réduction doivent TOUJOURS être appariées. Nous examinerons cette idée plus en détail ci-dessous lorsque nous discuterons de l'idée de « demi-réactions ».

  • Une astuce pour vous aider à vous souvenir : Le mnémonique LEO dit GER (Lose Eélectrons = Ooxydation et gain Eélectrons = Réducation) peut vous aider à vous souvenir des définitions biologiques de l'oxydation et de la réduction.

Figure 2. Un chiffre pour le mnémonique "LEO le lion dit GER". LEO : Perte d'électrons = Oxydation. GER : Gain d'Electrons = Réduction

Attribution : Kamali Sripathi

• Le vocabulaire du redox peut prêter à confusion : Les étudiants qui étudient la chimie redox peuvent souvent devenir confus par le vocabulaire utilisé pour décrire les réactions. Des termes comme oxydation/oxydant et réduction/réducteur semblent et sonnent très similaires mais signifient des choses distinctement différentes. Un donneur d'électrons est aussi parfois appelé réducteur car c'est le composé qui provoque la réduction (gain d'électrons) d'un autre composé (l'oxydant). En d'autres termes, le réducteur est faire un don ce sont des électrons à l'oxydant qui est gagner ces électrons. A l'inverse, l'accepteur d'électrons est appelé l'oxydant car c'est le composé qui provoque l'oxydation (perte d'électrons) de l'autre composé. Encore une fois, cela signifie simplement que l'oxydant est gagner électrons du réducteur qui est faire un don ces électrons. Vous êtes encore confus ?

Encore une autre façon de penser aux définitions est de se rappeler que décrire un composé comme réducteured/oxydered décrit le Etat cette le composé lui-même est dans, tandis que l'étiquetage d'un composé comme un réducteurfourmi/oxydefourmi décrit comment le composé peut agir, soit pour réduire soit pour oxyder un autre composé. Gardez à l'esprit que le terme réducteur est aussi synonyme de agent réducteur et oxydant est aussi synonyme de agent d'oxydation. Les chimistes qui ont développé ce vocabulaire doivent être inculpés de "grossesse volontaire" lors d'un procès scientifique, puis être forcés d'expliquer au reste d'entre nous pourquoi ils devaient être si délibérément obtus.

Le langage confus du redox : résumé rapide

1. Un composé peut être décrit comme « réduit » - terme utilisé pour décrire la Etat

2. Un composé peut être un « réducteur » - terme utilisé pour décrire aptitude (ça peut réduire autre chose). Le terme synonyme « agent réducteur » peut être utilisé pour décrire la même capacité (le terme « agent » fait référence à la chose qui peut « faire quelque chose » - dans ce cas réduire une autre molécule).

3. Un composé peut être un « oxydant » - terme utilisé pour décrire aptitude (ça peut oxyder autre chose). Le terme synonyme « agent oxydant » peut être utilisé pour décrire la même capacité (le terme « agent » fait référence à la chose qui peut « faire quelque chose » - dans ce cas, oxyder une autre molécule).

4. Un composé peut « devenir réduit » ou « devenir oxydé » - terme utilisé pour décrire le transition vers un nouvel état

Étant donné que tous ces termes sont utilisés en biologie, en biologie générale, nous attendons de vous que vous vous familiarisiez avec cette terminologie. Essayez de l'apprendre et de l'utiliser dès que possible - nous utiliserons les termes fréquemment et n'aurons pas le temps de définir les termes à chaque fois.

Quiz de vérification des connaissances

La demi-réaction

Ici, nous introduisons le concept de la demi-réaction. Nous pouvons considérer chaque demi-réaction comme une description de ce qui arrive à l'une des deux molécules (c'est-à-dire le donneur ou l'accepteur) impliquées dans une réaction d'oxydoréduction "complète". Une réaction redox "complète" nécessite deux demi-réactions. Dans l'exemple ci-dessous, la demi-réaction #1 représente la molécule AH perdre deux électrons et un proton et devenir ainsi UNE+. Cette réaction représente l'oxydation de AH. La demi-réaction #2 représente la molécule B+ gagner deux électrons et un proton pour devenir BH. Cette réaction représente la réduction de B+. Chacune de ces deux demi-réactions est conceptuelle et aucune ne peut se produire seule. Les électrons perdus dans la demi-réaction #1 DOIVENT aller quelque part, ils ne peuvent pas simplement disparaître. De même, les électrons gagnés dans la demi-réaction #2 doivent provenir de quelque chose. Eux aussi ne peuvent tout simplement pas apparaître de nulle part.

On peut imaginer qu'il pourrait y avoir différentes molécules qui peuvent servir d'accepteurs potentiels (l'endroit où les électrons doivent aller) pour les électrons perdus dans la demi-réaction #1. De même, il pourrait y avoir de nombreuses molécules réduites potentielles qui peuvent servir de donneurs d'électrons (la source d'électrons) pour la demi-réaction #2. Dans l'exemple ci-dessous, nous montrons ce qui se passe (la réaction) lorsque la molécule AH est le donneur d'électrons pour la molécule B+. Lorsque nous rassemblons les demi-réactions du donneur et de l'accepteur, nous obtenons une réaction d'oxydoréduction "complète". Dans la figure ci-dessous, nous appelons cette réaction « Réaction 1 ». Lorsque cela se produit, nous disons que les deux demi-réactions accouplé.

Figure 3. Réaction redox générique où le composé AH est oxydé par le composé B+. Chaque demi-réaction représente une seule espèce ou un seul composé pour perdre ou gagner des électrons (et un proton suivant, comme le montre la figure ci-dessus). Dans la demi-réaction #1 AH perd un proton et 2 électrons : dans la seconde demi-réaction, B+ gagne 2 électrons et un proton. Dans cet exemple, HA est oxydé en A+ tandis que B+ est réduit à BH.

En utilisant cette idée, nous pouvons théoriquement coupler et penser à deux demi-réactions, une demi-réaction servant de donneur d'électrons pour l'autre demi-réaction qui accepte les électrons donnés. Par exemple, en utilisant l'exemple ci-dessus, nous pourrions envisager de coupler la réduction de B+ cela se passe dans la demi-réaction 2 avec une autre demi-réaction décrivant l'oxydation de la molécule NADH. Dans ce cas, le NADH serait le donneur d'électrons pour B+. De même, vous pouvez coupler l'oxydation de AH qui se produit dans la demi-réaction #1 avec une demi-réaction décrivant la réduction de la molécule hypothétique Z+. Vous pouvez mélanger et associer des demi-réactions à votre guise, à condition qu'une moitié décrive l'oxydation d'un composé (c'est un don d'électrons) et la réduction d'un autre composé (c'est l'acceptation des électrons donnés).

  • Une note sur la façon dont nous écrivons les réactions complètes par rapport aux demi-réactions : Dans l'exemple ci-dessus, lorsque nous écrivons la réaction n°1 sous forme d'équation, les 2 électrons et le H+ qui sont explicitement décrits dans les demi-réactions sous-jacentes, ne sont pas explicitement inclus dans le texte de la réaction complète. Dans la réaction ci-dessus, vous devez en déduire qu'un échange d'électrons se produit. Ceci peut être observé en essayant d'équilibrer les charges entre chaque réactif et son produit correspondant. Réactif AH devient produit UNE+. Dans ce cas, vous pouvez en déduire qu'un certain mouvement d'électrons doit avoir eu lieu. Pour équilibrer les charges sur ce composé (rendre la somme des charges de chaque côté de l'équation égale), vous devez ajouter 2 électrons au côté droit de l'équation, un pour tenir compte de la charge "+" sur UNE+ et une seconde pour aller avec le H+ c'était aussi perdu. L'autre réactif B+ est converti en BH. Il doit donc gagner 2 électrons pour équilibrer les charges, un pour B+ et une seconde pour le H supplémentaire+ qui a été ajouté. Ensemble, ces informations vous amènent à conclure que la chose la plus probable est que deux électrons ont été échangés entre AH et B+.

  • Ce sera également le cas pour la plupart des réactions redox en biologie. Heureusement, dans la plupart des cas, soit le contexte de la réaction, la présence de groupes chimiques souvent engagés dans l'oxydoréduction (par exemple les ions métalliques), soit la présence de porteurs d'électrons couramment utilisés (par exemple le NAD+/NADH, FAD+/FADH2, ferredoxine, etc.) vous alertera que la réaction est de classe "redox". Vous devrez apprendre à reconnaître certaines de ces molécules courantes.

Potentiel de réduction

Par convention, nous caractérisons quantitativement les réactions d'oxydoréduction à l'aide d'une mesure appelée potentiels de réduction. Le potentiel de réduction tente de décrire quantitativement la « capacité » d'un composé ou d'une molécule à gagner ou à perdre des électrons. La valeur spécifique du potentiel de réduction est déterminée expérimentalement, mais pour les besoins de ce cours, nous supposons que le lecteur acceptera que les valeurs des tableaux fournis sont raisonnablement correctes. On peut anthropomorphiser le potentiel de réduction en disant qu'il est lié à la force avec laquelle un composé peut « attirer » ou « tirer » ou « capturer » des électrons. Il n'est pas surprenant que cela soit lié à mais pas identique à électronégativité.

Quelle est cette propriété intrinsèque d'attirer les électrons ?

Différents composés, en fonction de leur structure et de leur composition atomique, ont des "attractions" intrinsèques et distinctes pour les électrons. Cette qualité amène chaque molécule à avoir son propre standard potentiel de réduction ou E0. Le potentiel de réduction est une quantité relative (par rapport à certains "la norme« réaction). Si un composé de test a une « attraction » plus forte pour les électrons que le standard (si les deux étaient en compétition, le composé de test « prendrait » des électrons du composé standard), nous disons que le composé de test a un potentiel de réduction positif. L'ampleur de la différence dans E0’ entre deux composés (y compris le standard) est proportionnel à combien plus ou moins les composés « veulent » des électrons. La force relative du potentiel de réduction est mesurée et rapportée en unités de Volts (V) (parfois écrit en électrons-volts ou eV) ou millivolts (mV). Le composé de référence dans la plupart des tours redox est H2.


Discussion possible au N.-B. Point

Reformulez vous-même : comment décrivez-vous ou pensez-vous à la différence entre le concept d'électronégativité et le potentiel red/ox ?


Alerte d'idée fausse Redox étudiant: Le potentiel d'oxydoréduction standard d'un composé indique à quel point une substance veut s'accrocher à un électron par rapport à l'hydrogène. Étant donné que le potentiel redox et l'électronégativité sont tous deux considérés comme des mesures de la force avec laquelle quelque chose "veut" un électron, ils sont parfois confondus ou confondus l'un avec l'autre. Cependant, ils ne sont pas les mêmes. Bien que l'électronégativité des atomes d'une molécule puisse influencer son potentiel redox, ce n'est pas le seul facteur qui le fait. Vous n'avez pas à vous soucier de la façon dont cela fonctionne. Pour l'instant, essayez de les garder en tête comme des idées différentes et distinctes. La relation physique entre ces deux concepts dépasse largement le cadre de ce cours de biologie générale.

La tour redox

Toutes sortes de composés peuvent participer aux réactions d'oxydoréduction. Les scientifiques ont développé un outil graphique, la tour redox, pour tabuler les demi-réactions redox en fonction de leur E0' valeurs. Cet outil peut aider à prédire la direction du flux d'électrons entre les donneurs et les accepteurs d'électrons potentiels et la quantité de changement d'énergie libre qui pourrait changer dans une réaction spécifique. Par convention, toutes les demi-réactions du tableau sont écrites dans le sens de la réduction pour chaque composé répertorié.

Dans le contexte de la biologie, la tour d'électrons classe généralement une variété de composés communs (leurs demi-réactions) de la plus négative E0' (composés qui se débarrassent facilement des électrons), au plus positif E0' (composés les plus susceptibles d'accepter des électrons). La tour ci-dessous répertorie le nombre d'électrons qui sont transférés dans chaque réaction. Par exemple, la réduction du NAD+ à NADH implique deux électrons, écrits dans le tableau comme 2e-.

forme oxydée

forme réduite

n (électrons)

Eo' (volts)

PS1* (bœuf)

PS1* (rouge)

-

-1.20

Acétate + CO2

pyruvate

2

-0.7

ferredoxine (bœuf) version 1

ferredoxine (rouge) version 1

1

-0.7

succinate + CO2 + 2H+

a-cétoglutarate + H2O

2

-0.67

PSII* (bœuf)

PSII* (rouge)

-

-0.67

P840* (bœuf)

PS840* (rouge)

-

-0.67

acétate

acétaldéhyde

2

-0.6

glycérate-3-P

glycéraldéhyde-3-P + H2O

2

-0.55

O2

O2-

1

-0.45

ferredoxine (bœuf) version 2

ferredoxine (rouge) version 2

1

-0.43

CO2

glucose

24

-0.43

CO2

formater

2

-0.42

2H+

H2

2

-0,42 (à [H+] = 10-7; pH=7)

Remarque : à [H+] = 1 ; pH=0 le Eo' pour l'hydrogène est ZÉRO. Vous verrez cela en cours de chimie.

α-cétoglutarate + CO2 + 2H+

isocitrate

2

-0.38

acétoacétate

b-hydroxybutyrate

2

-0.35

Cystine

cystéine

2

-0.34

Pyruvate + CO2

malate

2

-0.33

NAD+ + 2H+

NADH + H+

2

-0.32

NADP+ + 2H+

NADPH + H+

2

-0.32

Complexe I FMN (lié à l'enzyme)

FMNH2

2

-0.3

Acide lipoïque, (bœuf)

Acide lipoïque, (rouge)

2

-0.29

1,3 bisphosphoglycérate + 2H+

glycéraldéhyde-3-P + Pje

2

-0.29

Glutathion, (bœuf)

Glutathion, (rouge)

2

-0.23

MODE+ (gratuit) + 2H+

FADH2

2

-0.22

Acétaldéhyde + 2H+

éthanol

2

-0.2

Pyruvate + 2H+

lactate

2

-0.19

Oxalacétate + 2H+

malate

2

-0.17

α-cétoglutarate + NH4+

glutamate

2

-0.14

MODE+ + 2H+ (bondir)

FADH2 (bondir)

2

0.003-0.09

Bleu de méthylène, (bœuf)

Bleu de méthylène, (rouge)

2

0.01

Fumarate + 2H+

succinate

2

0.03

CoQ (Ubiquinone - UQ + H+)

UQH.

1

0.031

UQ + 2H+

UQH2

2

0.06

Acide déhydroascorbique

acide ascorbique

2

0.06

Plastoquinone; (bœuf)

Plastoquinone; (rouge)

-

0.08

Ubiquinone; (bœuf)

Ubiquinone; (rouge)

2

0.1

Complexe III Cytochrome b2; Fe3+

Cytochrome b2; Fe2+

1

0.12

Fe3+ (pH = 7)

Fe2+ (pH = 7)

1

0.20

Complexe III Cytochrome c1; Fe3+

Cytochrome c1; Fe2+

1

0.22

Cytochrome c ; Fe3+

Cytochrome c ; Fe2+

1

0.25

Complexe IV Cytochrome a ; Fe3+

Cytochrome a ; Fe2+

1

0.29

1/2 O2 + H2O

H2O2

2

0.3

P840SG (bœuf)

PS840SG (rouge)

-

0.33

Complexe IV Cytochrome un3; Fe3+

Cytochrome un3; Fe2+

1

0.35

Ferricyanure

ferrocyanure

2

0.36

Cytochrome f ; Fe3+

Cytochrome f ; Fe2+

1

0.37

psiSG (bœuf)

psiSG (rouge)

.

0.37

Nitrate

nitrite

1

0.42

Fe3+ (pH = 2)

Fe2+ (pH = 2)

1

0.77

1/2 O2 + 2H+

H2O

2

0.816

PSIISG (bœuf)

PSIISG (rouge)

-

1.10

* État excité, après avoir absorbé un photon de lumière

GS Ground State, état avant d'absorber un photon de lumière

PS1 : Photosystème oxygénique I

P840 : Centre réactionnel bactérien contenant de la bactériochlorophylle (anoxygénique)

PSII : photosystème oxygénique II

Tableau 1. Tour redox commune utilisée dans Bis2A. Par convention, les demi-réactions de la tour sont écrites avec la forme oxydée du composé à gauche et la forme réduite à droite. Les composés qui font de bons donneurs d'électrons ont des potentiels de réduction très négatifs. Les composés tels que le glucose et l'hydrogène gazeux sont d'excellents donneurs d'électrons. En revanche, les composés qui font d'excellents accepteurs d'électrons, tels que l'oxygène et le nitrite, sont d'excellents accepteurs d'électrons.

Vidéo sur la tour à électrons

Pour une courte vidéo sur l'utilisation de la tour d'électrons dans les problèmes d'oxydoréduction, cliquez ici ou ci-dessous. Cette vidéo a été réalisée par le Dr Easlon pour les étudiants de Bis2A. (C'est assez instructif.)

Quelle est la relation entre E0' et G?

Comment savons-nous si une réaction redox donnée (la combinaison spécifique de deux demi-réactions) est énergétiquement spontanée ou non (exergonique ou endergonique) ? De plus, comment pouvons-nous déterminer quel est le changement quantitatif de l'énergie libre pour une réaction redox spécifique ? La réponse réside dans la différence des potentiels de réduction des deux composés. La différence de potentiel de réduction pour la réaction (E0'), peut être calculé en faisant la différence entre le E0' pour le oxydant (le composé obtenant les électrons et provoquant l'oxydation de l'autre composé) et le réducteur (le composé perdant les électrons). Dans notre exemple générique ci-dessous, AH est le réducteur et B+ est l'oxydant. Les électrons se déplacent de AH vers B+. Utiliser le E0' de -0,32 pour le réducteur et de +0,82 pour l'oxydant la variation totale de E0' ou E0' est de 1,14 eV.

Figure 4. Réaction générique rouge/ox avec des demi-réactions écrites avec un potentiel de réduction (E0') des deux demi-réactions indiquées.

E0' entre oxydant et réducteur peut nous renseigner sur la spontanéité d'un transfert d'électrons proposé. Intuitivement, si les électrons sont proposés pour se déplacer d'un composé qui « veut » des électrons moins à un composé qui « veut » des électrons Suite (c'est-à-dire un mouvement de un composé avec une plus faible E0'à un composé avec une plus grande E0', la réaction sera énergétiquement spontanée). Si les électrons sont proposés pour passer d'un composé qui « veut » plus d'électrons à un composé qui « veut » moins d'électrons (c'est-à-dire un mouvement de un composé avec une plus grande E0'à un composé avec une plus faible E0', la réaction sera énergétiquement non spontanée). En raison de la manière dont les tables d'oxydoréduction biologique/biochimique sont ordonnées (petites E0' en haut et plus grand E0' en bas) les transferts d'électrons des donneurs plus haut sur la table vers les accepteurs plus bas sur la table seront spontanés.

Il est également possible de quantifier la quantité de changement d'énergie libre associée à une réaction redox spécifique. La relation est donnée par l'équation de Nernst :

Figure 5. L'équation de Nernst relie l'énergie libre d'une réaction redox à la différence de potentiel de réduction entre les produits réduits de la réaction et le réactif oxydé.
Attribution : Marc T. Facciotti

Où:

  • n est le nombre de moles d'électrons transférés
  • F est la constante de Faraday de 96,485 kJ/V. Parfois, il est donné en unités de kcal/V qui est de 23,062 kcal/V, qui est la quantité d'énergie (en kJ ou kcal) libérée lorsqu'une mole d'électrons traverse une chute de potentiel de 1 volt

Notez que les signes de ∆E et ∆G sont opposés l'un à l'autre. Lorsque ∆E est positif, ∆G sera négatif. Lorsque ∆E est négatif, ∆G sera positif.

Vue alternative de certains problèmes courants de confusion dans la chimie redox de base pour La biologie

Cette lecture essaie de décomposer certains des sujets les plus difficiles que les étudiants rencontrent lorsqu'ils étudient la chimie redox en biologie générale. Cette lecture n'est pas un substitut à votre lecture principale, mais plutôt un complément qui revisite certains des mêmes sujets sous un angle différent.

Trouver E

Les élèves ont souvent du mal à trouver le ∆E pour une réaction redox donnée. L'un des principaux obstacles au développement de cette compétence semble être associé au développement d'une image de la réaction redox elle-même. Dans le contexte de la plupart des réactions d'oxydoréduction biologiques, il est utile d'imaginer/d'imaginer une réaction d'oxydoréduction comme un simple échange d'électrons entre deux molécules, un donneur d'électrons et un accepteur d'électrons qui accepte les électrons du donneur.

Une analogie avec le kiwi : Pour aider à construire cette image mentale, nous proposons une analogie. Deux personnes se tiennent côte à côte. Au début, une personne tient un kiwi dans sa main et les mains de la deuxième personne sont vides. Dans cette réaction, la personne 1 donne le kiwi à la personne 2. À la fin de la réaction, la personne 2 tient un kiwi et la personne 1 ne l'est pas. On peut écrire cet échange de kiwi sous la forme d'une réaction chimique :

personne 1(kiwi) + personne 2() <-> personne 1() + personne 2(kiwi).

état de début/initial <-> état final/fin

Si nous lisons cette "réaction" de gauche à droite, la personne 1 est un donneur de kiwi et la personne 2 est un accepteur de kiwi. Nous pouvons étendre un peu cette analogie en proposant que la personne 1 et la personne 2 ont un désir et une capacité différents de saisir et de tenir des kiwis - nous appellerons cette propriété "potentiel de kiwi". On peut alors proposer une situation où la personne 1 et la personne 2 s'affrontent pour un kiwi. Supposons que la personne 2 a un "potentiel kiwi" plus élevé que la personne 1 - c'est-à-dire que la personne 2 a un désir et une capacité plus forts à saisir et à tenir le kiwi que la personne 1.

Si nous organisons une compétition où la personne 1 commence avec le kiwi et la personne 2 concourt pour cela, nous devrions nous attendre à ce qu'après un certain temps, le kiwi soit échangé contre la personne 2 et y reste le plus souvent. A la fin de la réaction, le kiwi sera avec la personne 2. En raison de la différence de "potentiel kiwi" entre la personne 1 et la personne 2, on peut dire que la direction spontanée du flux de kiwi va de la personne 1 à la personne 2. Si nous avons déjà observé le flux de kiwi de la personne 2 à la personne 1, nous pourrions probablement conclure que la personne 1 avait besoin d'une aide/d'énergie supplémentaire pour que cela se produise - le flux de la personne 2 à la personne 1 ne serait pas spontané.

Appelons le "potentiel kiwi", Kp. Dans notre analogie, Kppersonne 1 < Kppersonne 2. Nous pouvons calculer ∆Kp, la différence de Kp entre les deux personnes, et cela nous dira quelque chose sur la probabilité que nous puissions nous attendre à voir des kiwis échanger des mains entre ces deux personnes. Plus la différence de Kp est grande, plus le kiwi est susceptible de passer de la personne qui a un Kp inférieur à la personne qui a le Kp le plus élevé.

Par définition, pour calculer ∆Kp on obtient la solution de ∆Kp = Kpfinal/fin - Kpinitial/début. Puisque le kiwi est avec la personne 2 à la fin de la réaction et qu'il commence avec la personne 1 au début de la réaction, nous calculerions ∆Kp = Kppersonne 2 - Kppersonne 1.

Le faire avec des électrons au lieu de kiwis : Pour trouver ∆E pour une réaction redox, nous pouvons traduire cette analogie dans l'espace moléculaire. Au lieu de personnes, nous avons deux molécules. Au lieu d'un kiwi, nous avons des électrons. Différentes molécules ont des capacités inhérentes différentes à saisir et à retenir des électrons et cela peut être mesuré par la valeur E. Si deux molécules échangent un ou plusieurs électrons, nous pouvons imaginer que les électrons s'écouleront spontanément d'une molécule avec un E inférieur.0 à un avec un E plus élevé0. Nous pouvons écrire une réaction familière avec ces substitutions.

molécule 1(électron) + molécule 2() <-> personne 1() + molécule 2(électron).

état de début/initial <-> état final/fin

Pour trouver ΔE0, vous résolvez pour ΔE0 = E0-finale/fin -E0-initial/début. Alternativement, vous pouvez le considérer comme E0 = E0-accepteur -E0-donneur.

Lors de l'évaluation d'une réaction redox pour ∆E, vous devez donc :

  1. Tout d'abord, trouvez lequel des réactifs est le donneur d'électrons. Le donneur peut aussi être associé à l'état initial car c'est la molécule qui initialement (avant le début de la réaction) a le(s) électron(s) à donner. Ce sera toujours l'un des réactifs et ce sera la molécule qui s'oxyde (c'est-à-dire la molécule qui perd des électrons).

  2. Deuxièmement, trouvez lequel des réactifs est l'accepteur d'électrons. Ce sera également toujours un réactif et sera la molécule qui se réduit par la réaction (c'est-à-dire qui gagne des électrons). Cette molécule peut aussi être associée à l'état final puisque, sous sa forme réduite, c'est la molécule qui possède les électrons à la fin de la réaction.

  3. Troisièmement, calculez ΔE0 = E0-accepteur -E0-donneur ou si vous préférez, E0 = E0-finale/fin -E0-initial/début.

Dans l'exemple ci-dessus, nous pouvons examiner les réactifs et déterminer que le NAD+ est la forme oxydée du porteur d'électrons - il ne peut donc pas être le donneur. Cela signifie que H2 doit agir comme donneur d'électrons dans ce réactif. Pendant la réaction, les électrons affluent sur le NAD+ du donateur H2 créant le produit réduit NADH et le produit oxydé H+. Pour calculer E0 on dit qu'au début de la réaction les électrons échangés sont sur le donneur H2. On dit qu'à la fin de la réaction les électrons se retrouvent sur le NADH. Calcul de E0 nous oblige à évaluer la différence :

E0-accepteur -E0-donneur

ou équivalent,

E0-finale/fin -E0-initial/début.

Utiliser une table redox pour trouver E0 valeurs pour les molécules de début et de fin nous montre que NAD+/NADH a un E0 de -0,30 tandis que H+/H2 a un E0 de -0,42.

Par conséquent, E0 = (-0,30) - (-0,42) = 0,12 V.

On voit intuitivement que cette réaction est spontanée : des électrons s'écoulent d'une molécule qui « veut » moins d'électrons (E0 de H+/H2 = -0.42) à une molécule qui en veut plus (E0 de NAD+/NADH = -0,30).

Lire des tours redox différentes

Les étudiants novices en chimie redox rencontreront sans aucun doute différentes manières de représenter une tour redox. Ces différentes représentations peuvent sembler différentes mais contiennent les mêmes informations. Sans explication, cependant, la lecture de ces tableaux - lorsqu'ils semblent différents - peut être déroutant. Nous comparerons et opposerons différentes formes courantes de tours redox.

Tour redox : Type 1

Figure 1. UNE Tour redox générique à couple oxydé/réduit répertoriée avec son potentiel de réduction (E0') .

Attribution : Caidon Iwuagwu

Dans ce type de tour redox, les formes oxydées et réduites d'une molécule sont séparées par une barre oblique. Il y a une ligne tracée de chaque demi-réaction à son potentiel redox E0 rapporté sur l'axe vertical.

Tour redox : Type 2

Accepteur d'électrons

Donneur d'électrons

E0(eV)

CO2 + 24e-

glucose

- 0.43

2H+ + 2e-

H2

- 0.42

CO2 + 6e-

méthanol

- 0.38

NAD+ + 2e-

NADH

- 0.32

CO2 + 8e-

acétate

- 0.28

S0 + 2e-

H2S

- 0.28

DONC42- + 8e-

H2S

- 0.22

Pyruvate + 2e-

lactate

- 0.19

S4O62- + 2e-

S2O32-

+ 0.024

Fumarate + 2e-

succinate

+ 0.03

Cytochrome bbœuf + 1e-

Cytochrome brouge

+ 0.035

Ubiquinonebœuf + 2e-

Ubiquinonerouge

+ 0.11

Fe3+ + 1e- → (pH 7)

Fe2+

+ 0.2

Cytochrome cbœuf + 1e-

Cytochrome crouge

+ 0.25

Cytochrome unbœuf + 1e-

Cytochrome unrouge

+ 0.39

NON3- + 2e-

NON2-

+ 0.42

NON3- + 5e-

1/2 N2

+ 0.74

Fe3+ + 1e- → (pH 2)

Fe2+

+ 0.77

1/2 O2 + 2e-

H2O

+ 0.82

Dans ce type de tour redox, chaque rangée est constituée d'une demi-réaction. La forme oxydée d'une molécule est indiquée dans la première colonne, la forme réduite de la molécule est indiquée dans la deuxième colonne. Enfin, l'E0 la valeur de la molécule est indiquée dans la troisième colonne à partir de la gauche. Le nombre d'électrons transférés pour réduire la forme oxydée de la molécule est indiqué dans la colonne 1. Bien que le format du tableau soit différent de celui de la tour de type 1, les deux contiennent exactement les mêmes informations.

Tour redox : Type 3

forme oxydée

forme réduite

n (électrons)

Eo' (volts)

CO2

glucose

24

-0.43

2H+

H2

2

-0,42 (à [H+] = 10-7; pH=7)

Remarque : à [H+] = 1 ; pH=0 le Eo' pour l'hydrogène est ZÉRO. Vous verrez cela en cours de chimie.

CO2

méthanol

6

-0.38

NAD+ + 2H+

NADH + H+

2

-0.32

CO2

acétate

8

-0.28

S0

H2S

2

-0.28

DONC42-

H2S

8

-0.22

Pyruvate + 2H+

lactate

2

-0.19

S4O62-S4O62-20.024

Fumarate

succinate

2

0.03

Cytochrome bbœufCytochrome brouge10.035

Ubiquinone; (bœuf)

Ubiquinone; (rouge)

2

0.1

Fe3+ (pH = 7)

Fe2+ (pH = 7)

1

0.20

Cytochrome c ; Fe3+

Cytochrome c ; Fe2+

1

0.25

Cytochrome un

Cytochrome un

1

0.39

Nitrate

nitrite

2

0.42

Nitrate

1/2 N2

5

0.74

Fe3+ (pH = 2)

Fe2+ (pH = 2)

1

0.77

1/2 O2 + 2H+

H2O

2

0.816

Dans cette tour redox, la forme oxydée d'une molécule est dans la colonne la plus à gauche, sa forme réduite est dans la deuxième colonne à partir de la gauche, le nombre d'électrons transférés est dans la troisième colonne à partir de la gauche, et le E0 est dans la colonne la plus à droite.

Encore une fois, toutes ces tours contiennent exactement les mêmes informations et sont utilisées de manière identique.

Note spéciale: Si vous avez étudié la chimie redox dans un cours de chimie formel, vous remarquerez peut-être deux différences clés entre les tours que vous utilisez dans un cadre de biologie et celles utilisées par les chimistes.

1. En chimie, les tours redox sont inversées par rapport à celles en biologie : En chimie, les molécules avec le E le plus positif0 sont listés en commençant par le haut du tableau et les composés avec le E le plus négatif0 sont répertoriés en bas. Dans les tableaux bioloigal redox molécules avec le plus grand E0 sont répertoriés en bas tandis que ceux avec le plus petit E0 sont répertoriés en commençant par le haut. L'orientation biologie a l'avantage de faciliter l'image des électrons tombant spontanément sur la table à partir de molécules qui « veulent » moins d'électrons (E inférieur0) aux molécules qui « veulent » plus d'électrons (E plus élevé0).

2. En chimie, le potentiel redox de l'hydrogène (H+/H2) est répertorié comme 0. En effet, (a) les potentiels redox pour la chimie sont mesurés dans un ensemble de conditions standard non pertinentes sur le plan biologique et (b) l'hydrogène est utilisé comme potentiel redox standard commun par rapport auquel tous les autres potentiels redox sont mesurés . En biologie, le potentiel redox de l'hydrogène (H+/H2) est répertorié comme -0,42. Cette différence entre les tables de chimie et de biologie vient du fait que le potentiel redox pour (H+/H2) en biologie est mesurée à un pH physiologique de 7,0.

Familiarisez-vous avec la façon de lire et d'interpréter les trois types de tours redox !

La chimie et la biologie enseignent le redox différemment

Pour les étudiants qui ont appris la chimie redox dans un cours de chimie formel, les cours de biologie en redox peuvent parfois sembler parler de quelque chose de complètement différent. Sans surprise, les chimistes ont tendance à enseigner l'approche la plus appropriée et la plus universellement applicable pour évaluer la réaction redox. Cette approche consiste à utiliser un ensemble de règles pour évaluer formellement si les atomes d'une molécule ont subi un changement d'état d'oxydation. Pendant ce temps, les biologistes ont tendance à aborder la discussion sur les réactions redox en pensant aux transferts d'électrons entre les molécules. Il s'avère que l'approche adoptée par les biologistes n'est pas aussi rigoureuse que la façon dont les chimistes abordent les réactions redox et qu'ils ne peuvent parfois pas identifier de véritables réactions redox qui ne seraient pas manquées en utilisant l'approche du chimiste. Cependant, étant donné que la grande majorité des réactions d'oxydoréduction biologiques impliquent un transfert d'électrons (et donc un changement d'états d'oxydoréduction).

Regardons un exemple spécifique pour voir les différences d'approche.

L'approche chimique (nombres d'oxydation) :

Évaluer/résoudre les réactions redox dans CHIMIE, nous utilisons le concept d'états/nombres d'oxydation (nous ne dirons ici que le nombre d'oxydation). Le nombre d'oxydation d'un élément fait référence à la façon dont les électrons sont partagés entre les atomes d'un composé chimique et nous renseigne sur le mouvement des électrons dans la réaction redox. Il existe des règles spécifiques pour attribuer des nombres d'oxydation, nous ne les passerons pas toutes en revue car elles ne seront pas applicables aux réactions redox que vous verrez dans la biologie générale, mais en voici quelques-unes :

  1. Un seul élément a un nombre d'oxydation de 0

  2. Le fluor a TOUJOURS un indice d'oxydation de -1

  3. L'hydrogène a un nombre d'oxydation de +1 avec les non-métaux et de -1 avec les métaux.

etc.

Pour en savoir plus sur le calcul des nombres d'oxydation, voir :

Donc, pour trouver quels éléments sont réduits/oxydés lors d'une réaction redox, vous devez suivre l'évolution des nombres d'oxydation entre les réactifs et les produits. Voici un exemple:

Dans la réaction déséquilibrée NON3-+ FADH2NON2-+ FAD+

  1. En utilisant les règles, nous observons que dans NO3-, le nombre d'oxydation de l'azote est de +5. En NON2-, le nombre d'oxydation de l'azote est de +3. Donc parce que +5 +3, N est réduit dans cette réaction.

  2. Nous pourrions effectuer un calcul similaire pour les atomes clés sur FAD+ et FADH2 découvrir que FADH2 est oxydé dans la réaction.

L'approche Biologie/Biochimie (flux d'électrons) :

Évaluer/résoudre les réactions redox dans biologie/biochimie, nous n'utilisons ou n'attribuons généralement pas de nombres d'oxydation pour évaluer les réactions d'oxydoréduction. Nous suivons plutôt l'échange d'électrons entre les molécules. Heureusement, la biologie a tendance à réutiliser un nombre limité de porteurs d'électrons et les tours redox nous indiquent quelle forme d'un composé est réduite ou oxydée. Comme mentionné ci-dessus, l'approche de base de l'oxydoréduction en biologie consiste à définir l'oxydation comme : le perte d'électrons. Réduction est défini comme: le gain d'électrons. Voici un exemple:

NON3-+ FADH2NON2-+ FAD+

Ici, nous examinons les réactifs et repérons immédiatement le porteur d'électrons commun FADH2, la forme réduite du porteur d'électrons. Dans les produits on observe la forme oxydée du porteur d'électrons FAD+. Nous concluons que FADH2 électrons perdus (sont oxydés) dans la réaction. Puisque les électrons devaient aller quelque part, ils étaient probablement acceptés par NO3- qui s'est ensuite réduit à NO2-. Dans ce cas, le modèle du biologiste arrive à la même conclusion que l'approche du chimiste par une approche plus intuitive qui ne nécessite pas de mémoriser de nombreuses règles et comment les appliquer.

Dans notre cours de biologie générale, nous prenons tL'approche biologie/biochimie de l'oxydoréduction. Vous n'aurez pas besoin de savoir calculer les états redox dans ce cours.

AVIS DE NON-RESPONSABILITÉ: NE VOUS INQUIÉTEZ PAS SI VOUS N'AVEZ PAS ENCORE PRIS DE CHIMIE !! ON LE FERA NE PAS UTILISER L'APPROCHE CHIMIQUE QUAND IL S'AGIT DE RÉACTIONS REDOX DANS NOTRE CLASSE. LE BUT DE CECI EST JUSTE DE DISTINGUER ET ESPÉRER DE CLARIFIER LES DEUX APPROCHES POUR LES ÉTUDIANTS QUI PEUVENT AVOIR DÉJÀ SUIVI UN COURS DE CHIMIE !!


Les miARN extracellulaires dans la signalisation redox : santé, maladie et thérapies potentielles

Les microARN extracellulaires (miARN) sont devenus d'importants médiateurs de la communication de cellule à cellule et de la diaphonie intertissulaire. Les miARN sont produits par pratiquement tous les types de cellules eucaryotes et peuvent être emballés sélectivement et libérés dans le milieu extracellulaire, où ils peuvent atteindre les cellules distales pour réguler l'expression des gènes de manière non autonome. Ce faisant, les miARN participent à la physiologie intégrative. Le stress oxydatif affecte l'expression des miARN, tandis que les miARN contrôlent la signalisation redox. Disruption in miRNA expression, processing or release to the extracellular compartment are associated with aging and a number of chronic diseases, such as obesity, type 2 diabetes, neurodegenerative diseases and cancer, all of them being conditions related to oxidative stress. Here we discuss the interplay between redox balance and miRNA function and secretion as a determinant of health and disease states, reviewing the findings that support this notion and highlighting novel and yet understudied venues of research in the field.

Mots clés: Aging Cancer Cardiovascular Disease Exosomes Extracellular vesicles Metabolic syndrome Neurodegenerative diseases Oxidative stress RNA therapeutics Redox biology miRNA.


The Aging Liver: Redox Biology and Liver Regeneration

Importance: During aging, excessive production of reactive species in the liver leads to redox imbalance with consequent oxidative damage and impaired organ homeostasis. Nevertheless, slight amounts of reactive species may modulate several transcription factors, acting as second messengers and regulating specific signaling pathways. These redox-dependent alterations may impact the age-associated decline in liver regeneration. Recent Advances: In the last few decades, relevant findings related to redox alterations in the aging liver were investigated. Consistently, recent research broadened understanding of redox modifications and signaling related to liver regeneration. Other than reporting the effect of oxidative stress, epigenetic and post-translational modifications, as well as modulation of specific redox-sensitive cellular signaling, were described. Among them, the present review focuses on Wnt/β-catenin, the nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (NRF2), members of the Forkhead box O (FoxO) family, and the p53 tumor suppressor. Critical Issues: Even though alteration in redox homeostasis occurs both in aging and in impaired liver regeneration, the associative mechanisms are not clearly defined. Of note, antioxidants are not effective in slowing hepatic senescence, and do not clearly improve liver repopulation after hepatectomy or transplant in humans. Future Directions: Further investigations are needed to define mutual redox-dependent molecular pathways involved both in aging and in the decline of liver regeneration. Preclinical studies aimed at the characterization of these pathways would define possible therapeutic targets for human trials.

Mots clés: aging liver hepatic progenitors liver repopulation redox homeostasis.


Oxidative eustress: On constant alert for redox homeostasis

In the open metabolic system, redox-related signaling requires continuous monitoring and fine-tuning of the steady-state redox set point. The ongoing oxidative metabolism is a persistent challenge, denoted as oxidative eustress, which operates within a physiological range that has been called the 'Homeodynamic Space', the 'Goldilocks Zone' or the 'Golden Mean'. Spatiotemporal control of redox signaling is achieved by compartmentalized generation and removal of oxidants. The cellular landscape of H2O2, the major redox signaling molecule, is characterized by orders-of-magnitude concentration differences between organelles. This concentration pattern is mirrored by the pattern of oxidatively modified proteins, exemplified by S-glutathionylated proteins. The review presents the conceptual background for short-term (non-transcriptional) and longer-term (transcriptional/translational) homeostatic mechanisms of stress and stress responses. The redox set point is a variable moving target value, modulated by circadian rhythm and by external influence, summarily denoted as exposome, which includes nutrition and lifestyle factors. Emerging fields of cell-specific and tissue-specific redox regulation in physiological settings are briefly presented, including new insight into the role of oxidative eustress in embryonal development and lifespan, skeletal muscle and exercise, sleep-wake rhythm, and the function of the nervous system with aspects leading to psychobiology.

Mots clés: Homeodynamics Hydrogen peroxide Oxidative stress Redox biology Redox landscape Steady-state.


Redox Biology

  • Nutrition
  • Polyphenolics
  • Cancer
  • Métabolisme
  • Cardiovascular
  • Diabète
  • Inflammation
  • Vieillissement
  • Neurosciences
  • Cellule et Biologie moléculaire
  • Cell Signaling
  • Bioénergétique

Redox Biology will also consider research articles focused in chemical or biochemical mechanisms of redox biology, if these include data demonstrating effects in physiologically relevant models. Studies of uncharacterized complex mixtures of natural products are not a suitable area of focus for the journal. Studies using commercial, undefined kits as the sole or primary assay for redox related changes which are not validated using other methods will not be considered for publication.

Redox Biology introduces Graphical Redox Reviews. These reviews will summarize schematically key concepts, established and novel ideas in redox biology which will be accessible to a broad audience and freely downloaded as PowerPoint slides for use in teaching or conference presentations.

Graphical Redox Reviews ideally should have a format of 3-5 color schemes with a title, short introductory paragraph, extended figure legends, and include up to 20 selected citations.


Chronic kidney disease (CKD) is a global, public health burden with increased incidence and prevalence, worldwide. Since patients at all stages of CKD experience significant cardiovascular morbidity and mortality and/or decreased quality of life, CKD is now regarded as a major global health priority. Atherosclerosis is highly prevalent in CKD it occurs even at the early stages, progresses along with disease deterioration, and is further exacerbated in end-stage kidney disease. This heavy cardiovascular burden in the CKD population cannot be solely explained by traditional risk factors.

Over the last decade, oxidative stress has emerged as a novel risk factor for cardiovascular morbidity and mortality in CKD patients. Oxidative stress is progressively enhanced in CKD and triggers atherosclerosis, through direct damage to the vascular endothelium. Endothelial dysfunction, the very basis of atherosclerosis is also evident at early CKD stages and is a novel, independent risk factor for morbidity and mortality in these patients. Therefore, understanding the cellular and molecular mechanisms underlying the pathogenesis of oxidative stress and endothelial dysfunction and their interplay in uremic patients may lead to the discovery of strategies to prevent or even treat various oxidative stress-mediated complications, including atherosclerosis.

The aim of this Special Issue is to solicit original research, as well as review articles, that help elucidate the effect of redox biology systems, oxidative stress, and endothelial dysfunction in CKD patients (including kidney transplant recipients, end-stage kidney disease, haemodialysis and peritoneal dialysis patients). We highly encourage the submission of in vitro, in vivo, clinical studies describing the interplay between oxidative stress and endothelial dysfunction, inflammation, pathophysiological mechanisms underlying these associations, modulatory roles of antioxidant, and anti-inflammatory agents.


2021_Redox_for_review - Biology

NEET 2021 Syllabus is authorised by the Medical Council of India. The entire syllabus of NEET 2021 is prepared based on the syllabus of secondary and higher secondary education pattern. As per the announcement made by CBSE, the syllabus will be reduced from the previous one approx. 30%. Due to the challenging situation caused by the COVID-19 pandemic in India, offline classes have been hampered and for this, all the institutes had to conduct online classes for the students. This condition led to a reduction of the syllabus in this academic year. Check NEET 2021 Syllabus

However, the revised syllabus for NEET 2021 is expected to be announced in December 2020. The syllabus consists of three main subjects such as Physics, Chemistry, and Biology, and also it is structured in an organised way to give a concrete idea on the subject matter from where the questions are supposed to come in the examination.

NEET 2021 Syllabus: Expected Reduction in Physics

Class wise expected topics that could be eliminated from the syllabus of Physics are mentioned below in a table.

Sujet Subtopics
Class XI
Physical World and Measurement along with Nature of Physical Laws This topic comprises the scope and anticipation of Physic, the impact of technology on the society
Motion in a straight line It covers all about position time graph along with speed and velocity
Motion’s Law This includes the instinctive concept of force, Newton’s first law of motion that defines momentum, Newton’s second law of motion that defines impulse and Newton’s third law of motion that defines forces.
System of rotational motion of particles It covers affirmation and implementation of parallel along with perpendicular axes theorem.
The universal law of gravitation This topic consists of Kepler’s law of planetary motion and stimulation caused for gravity
Mechanical properties of Solid It contains the elastic behaviour, trimmed modulus of rigidity and also Poisson’s ration that covers elastic energy
Thermodynamics and all the information regarding Thermal properties There are various topics under the section of Thermal Properties are Heat, Transfer condition of Heat, Temperature and under Thermodynamics the matters are heat engine and refrigerator
Weaves and Oscillation This topic includes basic mode and harmonics, doppler effect
Class XII
Electric Charges and their Conservation Electric Dipole Under this topic all the areas about inside and outside area of spherical shell
Current Electricity This topic defines various matters such as colour code carbon resistors and its series along with parallel combination
Magnetic effects along with moving charges This topic covers cyclotron and give basic idea about magnetic field and also includes factors controlling the strength of electromagnets and its stability
Induction, Wave and Spectrum of Electromagnet, Alternating Current This topic give concept of displacement current and in Alternative Current, there are power factors along with wattless current
Ray Optics and Optical Instruments This topic comprises reflection of light, formula of mirror, scattering of light, Brewster’s law, problem sort out capacity by microscope and astronomical telescope
Dual Nature of radiation and matter This area covers Davisson-Germer experiments
Nuclei and Atoms All the areas that fall under this topic are radioactivity, alpha, beta and gamma particles, radioactive decay law, etc.

NEET 2021 Syllabus: Expected Reduction in Chemistry

Class wise expected topics that could be eliminated from the syllabus of Chemistry are mentioned below in a table.

Sujet Subtopics
Class XI
The Fundamental idea about Chemistry Under this topic all the matters that are included are the scope of the chemistry, laws of chemical combination, atomic theory of Dalton that defines the concept of atoms, elements and molecule masses.
Structure of Atom This area covers the concept of shells and subshells, idea of orbital, rules of filling electrons in orbitals that explains Aufbau principle, Pauli exclusion principles, Rule of Hund, atom’s electric features, etc.
Classification of elements and Periodicity in Properties This topic contains Modern periodic law, periodic trends in element’s properties where atomic and ionic radii, ionization enthalpy, valence along with electronegativity are included.
Chemical Bonding and Molecular Structure All the subtopics that are included in this topic are Valence electrons, ionic bond, bond parameters. Aside from Lewis structure, resonance, a brief idea about hybridization involving, hydrogen bond, etc are included.
States of Matter for Gases and Liquids This area consists of Boyle’s law, Charles’s law, Law of GAY Lussac. Apart from that Law of Avogadro, concept of kinetic energy along with molecular speeds, etc
Chemical Thermodynamics, Equilibrium, Redox Reactions and Hydrogen Under the first topic the areas are specific heat capacity and equilibrium criteria. Under the second one basic idea on Hydrolysis of salts and Henderson Equilibrium and there is all the application of redox reaction, properties and uses of hydrogen in Redox Reactions and Hydrogen
s-Block and p-Block elements Under s-Block the areas are Sodium Carbonate, Sodium Chloride, Sodium Hydroxide and Sodium Hydrogen carbonate, etc and in p-Block elements subtopics are compounds of Silicon and its uses, reaction with acids, etc
Class XII
Chemical Kinetics This topic covers the basic idea of collision theory, activation energy, Arrhenius equation, etc.
Solid state and Solution This first one comprises electrical and magnetic properties, Band theory of metals, n and p type semiconductors and the second one covers abnormal molecular mass and also Van’t Hoff factor
D and F Block Elements All the areas that are covered under this topic are chemical reactivity of lanthanides, Preparation and properties of KMnO4 and K2Cr2O7, etc
Haloalkanes and Haloarenes This topic defines Uses and environmental effects of -dichloromethane, tetrachloromethane, trichloromethane, etc. Apart from that iodoform, freons are also there.

NEET 2021 Syllabus: Expected Reduction in Biology

Class wise expected topics that could be eliminated from the syllabus of Biology are mentioned below in a table.

Sujet Subtopics
Class XI
Diversity of Living Organism This topic includes the concept of a living world that covers taxonomy and systematics, various tools for the study of taxonomy. Apart from that, the plant kingdom includes Angiospermae and its features along with classification.
Structural Organisation in Animal and Plants Under this topic there are Morphology and anatomy of flowering Plants, and also anatomy, functions of structural organism of animals
Physiologie végétale This topic comprises transports in Plants that defines movement of water, transpiration pull, etc, mineral nutrition that covers all the essential minerals along with the role of macro and micronutrients, etc. Apart from that, all the phases and conditions of plant growth and its development process.
Physiologie humaine This area defines digestion and absorption that comprises various areas such as the role of digestive enzymes along with gastrointestinal hormones, types and function of locomotion and movement. Also includes neural control and coordination
Class XII
Reproduction in Organism This topic contains characteristic features of all the organism, various ways of reproduction, etc.
Génétique et évolution This area covers origin of life, Darwin’s contribution, principles of Hardy-Weinberg, etc
Biology and Human Welfare Under this topic there are all the strategies and its implementation of food production, ecosystems, all types of environmental problems such as air pollution, water pollution, solid waste management and the most important issues like greenhouse effects, etc

NEET 2021 Syllabus Reduction FAQ

Ques. Is there any chance to get some questions from the reduced topic from NEET 2021 Syllabus?

Rép. No, you will not get any question from any topic that is removed from NEET 2021 Syllabus. All the questions will come from the remaining topics of the syllabus.

Ques. Are the topic 𠇋iomolecules” excluded from NEET 2021 Syllabus?

Rép. This topic falls under the Biology syllabus and if the topic gets removed from NEET 2021 Syllabus then you can skip this topic.

Ques. What are the subtopics of Body Fluids and Circulation that I can keep aside for NEET 2021?

Rép. All the areas that cover this topic are the composition of blood groups, coagulation of blood, the composition of lymph and its functions, the human circulatory system that contains structure and features of heart, etc.

Ques. Shall I omit the topics that are not included in NEET 2021 Syllabus If I appear in NEET 2022?

Rép. No, if you are appearing in NEET 2021 then you can omit those topics otherwise you have to wait until some announcements are there for NEET 2022 Syllabus.

Ques. Where shall I get the revised syllabus for NEET 2021?

Rép. You will get the revised syllabus for NEET 2021 only from the official website of the institute. 


2021_Redox_for_review - Biology

Tous les articles publiés par MDPI sont rendus immédiatement disponibles dans le monde entier sous une licence en libre accès. Aucune autorisation particulière n'est requise pour réutiliser tout ou partie de l'article publié par MDPI, y compris les figures et les tableaux. Pour les articles publiés sous une licence Creative Common CC BY en accès libre, toute partie de l'article peut être réutilisée sans autorisation à condition que l'article original soit clairement cité.

Les articles de fond représentent la recherche la plus avancée avec un potentiel important d'impact élevé dans le domaine. Les articles de fond sont soumis sur invitation individuelle ou sur recommandation des éditeurs scientifiques et font l'objet d'un examen par les pairs avant leur publication.

L'article de fond peut être soit un article de recherche original, soit une nouvelle étude de recherche substantielle qui implique souvent plusieurs techniques ou approches, ou un article de synthèse complet avec des mises à jour concises et précises sur les derniers progrès dans le domaine qui passe systématiquement en revue les avancées les plus passionnantes dans le domaine scientifique. Littérature. Ce type d'article donne un aperçu des orientations futures de la recherche ou des applications possibles.

Les articles du Choix de l'éditeur sont basés sur les recommandations des éditeurs scientifiques des revues MDPI du monde entier. Les rédacteurs en chef sélectionnent un petit nombre d'articles récemment publiés dans la revue qui, selon eux, seront particulièrement intéressants pour les auteurs ou importants dans ce domaine. L'objectif est de fournir un aperçu de certains des travaux les plus passionnants publiés dans les différents domaines de recherche de la revue.


Ferroptosis: mechanisms, biology and role in disease

The research field of ferroptosis has seen exponential growth over the past few years, since the term was coined in 2012. This unique modality of cell death, driven by iron-dependent phospholipid peroxidation, is regulated by multiple cellular metabolic pathways, including redox homeostasis, iron handling, mitochondrial activity and metabolism of amino acids, lipids and sugars, in addition to various signalling pathways relevant to disease. Numerous organ injuries and degenerative pathologies are driven by ferroptosis. Intriguingly, therapy-resistant cancer cells, particularly those in the mesenchymal state and prone to metastasis, are exquisitely vulnerable to ferroptosis. As such, pharmacological modulation of ferroptosis, via both its induction and its inhibition, holds great potential for the treatment of drug-resistant cancers, ischaemic organ injuries and other degenerative diseases linked to extensive lipid peroxidation. In this Review, we provide a critical analysis of the current molecular mechanisms and regulatory networks of ferroptosis, the potential physiological functions of ferroptosis in tumour suppression and immune surveillance, and its pathological roles, together with a potential for therapeutic targeting. Importantly, as in all rapidly evolving research areas, challenges exist due to misconceptions and inappropriate experimental methods. This Review also aims to address these issues and to provide practical guidelines for enhancing reproducibility and reliability in studies of ferroptosis. Finally, we discuss important concepts and pressing questions that should be the focus of future ferroptosis research.

Les figures

Figure 1.. An overview of ferroptosis.

Figure 1.. An overview of ferroptosis.

A schematic chart showing that ferroptosis is executed by…

Figure 2.. Ferroptosis-suppressing pathways.

Figure 2.. Ferroptosis-suppressing pathways.

(A) The canonical ferroptosis controlling axis entails uptake of cystine via…

Figure 3.. Mechanisms of phospholipid peroxidation.

Figure 3.. Mechanisms of phospholipid peroxidation.

Lipid peroxidation, the hallmark of ferroptosis, occurs in both…

Figure 4.. Metabolism and cell signaling in…

Figure 4.. Metabolism and cell signaling in ferroptosis.

The figure depicts the regulation of ferroptosis…

Figure 5.. Relationship of ferroptosis to other…

Figure 5.. Relationship of ferroptosis to other biological processes and diseases.


2021_Redox_for_review - Biology

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Les articles de fond représentent la recherche la plus avancée avec un potentiel important d'impact élevé dans le domaine. Les articles de fond sont soumis sur invitation individuelle ou sur recommandation des éditeurs scientifiques et font l'objet d'un examen par les pairs avant leur publication.

L'article de fond peut être soit un article de recherche original, soit une nouvelle étude de recherche substantielle qui implique souvent plusieurs techniques ou approches, ou un article de synthèse complet avec des mises à jour concises et précises sur les derniers progrès dans le domaine qui passe systématiquement en revue les avancées les plus passionnantes dans le domaine scientifique. Littérature. Ce type d'article donne un aperçu des orientations futures de la recherche ou des applications possibles.

Les articles du Choix de l'éditeur sont basés sur les recommandations des éditeurs scientifiques des revues MDPI du monde entier. Les rédacteurs en chef sélectionnent un petit nombre d'articles récemment publiés dans la revue qui, selon eux, seront particulièrement intéressants pour les auteurs ou importants dans ce domaine. L'objectif est de fournir un aperçu de certains des travaux les plus passionnants publiés dans les différents domaines de recherche de la revue.


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