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

66165. ОРГАНИЗАЦИЯ РАСЧЕТОВ В ТАБЛИЧНОМ ПРОЦЕССОРЕ MS EXCEL 1.17 MB
  Введите расчетную формулу только для расчета по строке Понедельник далее произведите автокопирование формулы так как в графе Расход нет незаполненных данными ячеек можно производить автокопирование двойным щелчком мыши по маркеру...
66166. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ И АБСОЛЮТНАЯ АДРЕСАЦИЯ В ТАБЛИЧНОМ ПРОЦЕССОРЕ MS EXCEL 545 KB
  Создать таблицы ведомости начисления заработной платы за два месяца на разных листах электронной книги произвести расчеты форматирование сортировку и защиту данных. Произведите расчеты во всех столбцах таблицы.
66167. СВЯЗАННЫЕ ТАБЛИЦЫ. РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ИТОГОВ В ТАБЛИЦАХ MS EXCEL 920.5 KB
  Запустите редактор электронных таблиц Microsoft Excel и откройте созданный в практической работе 2 файл Зарплата. Скопируйте содержимое листа Зарплата ноябрь на новый лист электронной книги Правка Переместить Скопировать лист.
66168. ПОДБОР ПАРАМЕТРА. ОРГАНИЗАЦИЯ ОБРАТНОГО РАСЧЕТА 783.5 KB
  Изучение технологии подбора параметра при обратных расчетах. Используя режим подбора параметра определите при каком значении процента премии общая сумма заработной платы за октябрь будет равна 250 000 р. Использование операции Подбор параметра в MS Excel позволяет производить...
66169. СВЯЗИ МЕЖДУ ФАЙЛАМИ И КОНСОЛИДАЦИЯ ДАННЫХ В MS EXCEL 825 KB
  Создайте таблицу «Отчет о продажах за полугодие» по образцу (рис. 5.1) в виде нового файла. Для этого создайте новый документ (Файл/Создать) и скопируйте таблицу отчета о продаже за первый квартал, после чего подправьте заголовок таблицы...
66170. ДИСКОНТНЫЕ РАСЧЕТЫ В MS EXCEL 564.5 KB
  Выделите для рыночной процентной ставки являющейся константой отдельную ячейку С3 и дайте этой ячейке имя Ставка. Для присваивания имени ячейке или группе ячеек выполните следующие действия: выделите ячейку группу ячеек или несмежный диапазон которой необходимо присвоить имя...
66171. НАКОПЛЕНИЕ СРЕДСТВ И ИНВЕСТИРОВАНИЕ ПРОЕКТОВ В MS EXCEL 182.5 KB
  Сравнить доходность размещения средств предприятия положенных в банк на один год если проценты начисляются m раз в год исходя из процентной ставки j = 95 годовых рис.2 Выясните при каком значении j доходность при капитализации m = 12 составит 15.
66172. РАСЧЕТ АКТИВОВ И ПАССИВОВ БАЛАНСА В ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦАХ 154 KB
  Изучение технологии расчета активов и пассивов баланса в электронных таблицах. Создать таблицу активов аналитического баланса. В структуре активов баланса выделяются две группы: оборотные активы запасы сосредоточенные в сырье незавершенном...