81450

Эндэргонические и экзэргонические реакции в живой клетке. Макроэргические соединения

Доклад

Биология и генетика

Многие из этих реакций происходят при участии аденозинтрифосфата АТФ играющего роль сопрягающего фактора. При сопряжении процессов 1 и 2 в реакции катализируемой гексокиназой фосфорилирование глюкозы легко протекает в физиологических условиях; равновесие реакции сильно сдвинуто вправо и она практически необратима...

Русский

2015-02-20

126.67 KB

4 чел.

Эндэргонические и экзэргонические реакции в живой клетке. Макроэргические соединения. Примеры.

Катаболизм - процесс расщепления органических молекул до конечных продуктов. Конечные продукты превращений органических веществ у животных и человека - СО2, Н2О и мочевина. В процессы катаболизма включаются метаболиты, образующиеся как при пищеварении, так и при распаде структурно-функциональных компонентов клеток. Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции).

Анаболизм объединяет биосинтетические процессы, в которых простые строительные блоки соединяются в сложные макромолекулы, необходимые для организма. В анаболических реакциях используется энергия, освобождающаяся при катаболизме (эндергонические реакции).

Направление химической реакции определяется значением ΔG.

Если эта величина отрицательна, то реакция протекает самопроизвольно и сопровождается уменьшением свободной энергии. Такие реакции называют экзергоническими.

Если при этом абсолютное значение ΔG велико, то реакция идёт практически до конца, и её можно рассматривать как необратимую.

Если ΔG положительно, то реакция будет протекать только при поступлении свободной энергии извне; такие реакции называют эндергоническими.

Если абсолютное значение ΔG велико, то система устойчива, и реакция в таком случае практически не осуществляется. При ΔG, равном нулю, система находится в равновесии.

В биологических системах термодинамически невыгодные (эндергонические) реакции могут протекать лишь за счёт энергии экзергонических реакций. Такие реакции называют энергетически сопряжёнными. Многие из этих реакций происходят при участии аденозинтрифосфата (АТФ), играющего роль сопрягающего фактора.

Реакция фосфорилирования глюкозы свободным фосфатом с образованием глюкозо-6-фосфата является эндергонической:

(1) Глюкоза + Н3РО4 → Глюкозо-6-фосфат + Н2О (ΔG = +13,8 кДж/моль).

Для протекания такой реакции в сторону образования глюкозо-6-фосфата необходимо её сопряжение с другой реакцией, величина свободной энергии которой больше, чем требуется для фосфорилирования глюкозы.

(2) АТФ → АДФ + Н3РО4 (ΔG = -30,5 кДж/моль).

При сопряжении процессов (1) и (2) в реакции, катализируемой гексокиназой, фосфорилирование глюкозы легко протекает в физиологических условиях; равновесие реакции сильно сдвинуто вправо, и она практически необратима:

(3) Глюкоза + АТФ → Глюкозо-6-фосфат + АДФ (ΔG = -16,7 кДж/моль).

В живых организмах существует целая группа органических фосфатов, гидролиз которых приводит к освобождению большого количества свободной энергии. Такие соединения называют высокоэнергетическими фосфатами (макроэргические соединения)

Соединение

Продукты реакции

- ΔG0' , ккал/моль

- ΔG0', кДж/моль

Фосфоенолпируват

Пируват + Н3РО4

14,8

61,86

1 ,3-Бисфосфоглицерат

3-фосфоглицерат + Н3РО4

13,0

54,34

Карбамоилфосфат

Карбамат + Н3РО4

12,0

51,83

Креатинфосфат

Креатин + Н3РО4

10,3

43,05

Ацетилфосфат

Уксусная кислота + Н3РО4

10,3

43,05

АТФ

АДФ + Н3РО4

7,3

30,51

АДФ

АМФ + Н3РО4

6,6

27,59

Дифосфат(Н4Р2О7)

2 Н3Р04

6,6

27,59

Глюкозо- 1 -фосфат

Глюкоза + Н3РО4

5,0

20,90

Фруктозо-6-фосфат

Фруктоза + Н3РО4

3,8

15,88

Глюкозо-6-фосфат

Глюкоза + Н3РО4

3,3

13,79

Глицеролфосфат

Глицерин + Н3РО4

2,2

8,36

АТФ - молекула, богатая энергией, поскольку она содержит две фосфоаншдридные связи (β, γ). При гидролизе концевой фосфоангидридной связи АТФ превращается в АДФ и ортофосфат Рi При этом изменение свободной энергии составляет -7,3 ккал/моль. При условиях, существующих в клетке в норме (рН 7,0, температура 37 °С), фактическое значение ΔG0' для процесса гидролиза составляет около -12 ккал/моль. Величина свободной энергии гидролиза АТФ делает возможным его образование из АДФ за счёт переноса фосфатного остатка от таких высокоэнергетических фосфатов, как, например, фосфоенолпируват или 1,3-бисфосфоглицерат; в свою очередь, АТФ может участвовать в таких эндергонических реакциях, как фосфорилирование глюкозы или глицерина. АТФ выступает в роли донора энергии в эндергонических реакциях многих анаболических процессов. Некоторые биосинтетические реакции в организме могут протекать при участии других нуклеозидтрифосфатов, аналогов АТФ; к ним относят гуанозинтрифосфат (ГТФ), уридинтрифосфат (УТФ) и цитидинтрифосфат (ЦТФ). Все эти нуклеотиды, в свою очередь, образуются при использовании свободной энергии концевой фосфатной группы АТФ. Наконец, за счёт свободной энергии АТФ совершаются различные виды работы, лежащие в основе жизнедеятельности организма, например, такие как мышечное сокращение или активный транспорт веществ.

Таким образом, АТФ - главный, непосредственно используемый донор свободной энергии в биологических системах. В клетке молекула АТФ расходуется в течение одной минуты после её образования. У человека количество АТФ, равное массе тела, образуется и разрушается каждые 24 ч.

Использование АТФ как источника энергии возможно только при условии непрерывного синтеза АТФ из АДФ за счёт энергии окисления органических соединений. Цикл АТФ-АДФ - основной механизм обмена энергии в биологических системах, а АТФ - универсальная "энергетическая валюта".


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81011. История развития специального (коррекционного) образования 26.64 KB
  Сеген в США открыл частные школы для слабоумных детей предполагающие обучение и воспитание трудовое и физическое. Первые школы для слепых и глухих детей в России появились в начале 19 в. появляются школы для умственно отсталых детей. разработка методик обучения для каждой категории детей с психофизическими нарушениями.
81012. Сеть специальных учреждений для детей с психофизическими нарушениями 26.53 KB
  специальные дошкольные образовательные учреждения: специальные ячли специальные детские сады группы конпенсирующего вида при массовых детских садах специальные детские дома для детей сирот подготовительные отделения при специальных школах; 2. специальные общеобразовательные учреждения: специальные школы первого вида для глухих; второго вида для слабослышащих; третьего вида для незрячих; четвертого вида для слабовидящих; пятого вида для детей с нарушениями речи; шестого вида для детей с нарушениями опорно двигательного аппарата; седьмого...
81013. Особенности дошкольного и школьного специального (коррекционного) образования 28.25 KB
  комплектование ДОУ по принципу ведущего отклонения в развитии ребенка с нарушениями слуха глухие и слабослышащие; с нарушениями зрения; с нарушениями речи; с нарушениями интеллекта; с ЗПР; с нарушениями опорно двигательного аппарата. для каждой категории детей с психофизическими нарушениями предусмотрена своя специальная школа; 2.
81014. Принципы специального образования 28.23 KB
  Выготского о зоне ближайшего развития ; принцип ранней педагогической помощи обеспечение раннего выявления и ранней диагностики отклонения ребенка для определения его образовательных потребностей; принцип коррекционнокомпенсирующей направленности опора на сохранные анализаторы а так же использование компенсаторных возможностей детей; принцип социальноадаптирующей направленности обучения подготовка ребенка с психофизическими нарушениями к максимально самостоятельной жизни в обществе чтобы избежать социального выпадения; принцип...
81015. Показатели развития ребенка, значимые для выявления психофизических нарушений 27.51 KB
  В соответствии с этим учитывается степень достижения зрелости в каждый период развития ребенка до и после его рождения. Во время эмбрионального развития организм плода очень восприимчив к различным неблагоприятным факторам. Развитие сенсорных и моторных функций которые являются базой для развития психических процессов.
81016. Причины аномального развития детей. Типы нарушений психического развития 29.04 KB
  Типы нарушений психического развития по Лебединскому: недоразвитие ранее время поражения незрелость мозга. Пример: умственная отсталость психические функции недоразвиты вынужденная недостаточность высших психических функций мышления речи; ✓ задержанное развитие замедление темпов формирования познавательной и эмоциональной сфер; ✓ поврежденное развитие более позднее после 2 3 лет патологическое воздействие на мозг; ✓ дефицитарное развитие тяжелые нарушения отдельных систем: зрения слуха речи опорнодвигательного...
81017. Принципы и методы диагностики отклонений в развитии ребенка. Функции психолого-медико-педагогической консультации 30.39 KB
  Принцип комплексного изучения ребенка который предполагает всестороннее обследование особенностей развития всех видов познавательной деятельности эмоциональноволевой сферы личности навыков и т.Принцип целостного системного изучения ребенка.Принцип динамического изучения ребенка согласно которому при обследовании важно выяснить не только то что дети знают и умеют но и их возможности в обучении зона ближайшего развития.
81018. Политический реализм и неореализм в теории международных отношений 36.26 KB
  Все концепции международных отношений нсмотря на кардинальные различия рассматривают мировую политику в целом а не отдельные ее элементы. Это отличает их от внутриобщественных отношений построенных на принципах иерархии субординации формализованных правовых нормах. В отличии от внутриобщественных отношений где формально закреплена функция государственного принятия решений в МО это невозможно на правовом уровне.
81019. Либерализм в теории международных отношений. Неолиберализм 37.31 KB
  увеличивается количество акторов и их направление интересов предсказать не всегда возможно. 2 развитие коммуникации нетрадиционных акторов международных отношений т.3 государство теряет способность деятельность других акторов которая все чаще осуществляется в обход государственного суверенитета и вопреки ему. Сужение полномочий национальных правительств увеличение многообразия акторов приводит к росту анархии в МО делают отношения неуправляемыми и плохо поддающимися структурированию.