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

3 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

44914. Нагрузки и воздействия на трубопровод 15.03 KB
  Поэтому учитывая продолжительность сроков эксплуатации трубопроводов и высокую изменчивость нагрузок и воздействий исходная информация о нагрузках и воздействиях должна быть подготовлена с учетом фактора времени. Для нестандартных условий работы должна быть применена расширенная процедура анализа нагрузок и воздействий на трубопровод и расчета напряженнодеформированного состояния. Для каждой из позиций должна быть реализована специализированная методика анализа нагрузок и воздействий на трубопровод. Перечень и уровень функциональных...
44915. Определитель порядка п, его свойства 14.2 KB
  Определитель n – порядка соответствует квадратной матрице А называется сумма произведение элементов матрицы взятых по одному из каждой строки и каждого столбца причем со знаком если число инверсий в произв. Определитель не меняется при транспонировании. Это означает что определитель матрицы равен определителю транспонированной матрицы матрицы в которой строки заменены соответствующими столбцами. Если одна из строк определителя состоит из нулей то определитель равен нулю.
44916. Canada. Канада 17.07 KB
  Canada is the second largest country in the world. Only Russia has a greater land area. Canada is situated in North America. Canada is slightly larger than the United States, but has only about a tenth as many people. About 28 million people live in Canada.
44917. Форматирование жесткого диска 19.97 KB
  Этот каталог должен существовать в каждой файловой системе поскольку он выполняет служебную роль: при проверке файловой системы командой fsck в этом каталоге собираются потерянные файлы и подкаталоги. Команда fsck Основная функция программы fsck заключается в восстановлении логической непротиворечивости файловой системы созданной в разделе жесткого диска. Формат запуска команды следующий: [root] fsck [опции] [t fstype] [fsoptions] filesystem где fstype тип проверяемой файловой системы а в качестве filesystem можно указать либо имя...
44918. Творчество Кузьмі Сергеевича Петров-Водкина 28.05 KB
  Эротизм в творчестве Некоторые работы Петрова-Водкина были восприняты как содержащие эротизм. Среди картин Петрова-Водкина присутствует немало изображений обнажённых мужчин. В 1910е годы складывается особая художественно-теоретическая система Петрова-Водкина где главную роль играет принцип сферической перспективы который позволяет ему изображая натуру в ракурсах сверху и сбоку передавать ощущение земли как планеты. Картины Петрова-Водкина: Утренний натюрморт; Берег; Девушки на Волге; Купание красного коня; 1918 год в Петрограде; ...
44919. Основные методы и приёмы обучения РЯ в школе 14.41 KB
  Методы обучения: Познавательные методы А Объяснительный: слово учителя лекция Б Эвристический: беседа самостоятельный анализ. Практические методы.
44920. Ударение в русском языке 15.64 KB
  Ударение может стоять на любом слоге и любой части слов зо́лото боло́то молоко́ ; в разных грамматических формах одного и того же слова ударение может переходить с одного слога на другой нога́ но́гу при́нял приняла́; такими приёмами пользовались многие поэты XIX века. Некоторые сложные слова а также слова с приставками анти меж около контр сверх супер экс и др. Побочное ударение обычно по порядку бывает первым ближе к началу слова а основное вторым ближе к концу слова: кля́твопреступле́ние о́колозе́мный...
44922. Экономические, социальные и технологические предпосылки связей с общественностью 15.24 KB
  Укрепление демократического режима действующего в условиях плюралистической политической системы; закрепление и расширение прав человека и гражданина; введение всеобщего избирательного права; формирование профсоюзов гражданских институтов и др которые начали активно влиять на политическую жизнь. формирование особых отношений между институциональными игроками политической сферы. Развитие конкуренции; Массовизация производства и спроса формирование массового потребителя; Предложение на товары и услуги стало выше спроса...