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

24775. Сущность и значение управления 136 KB
  Сущность и значение управления. Деятельность любой организации требует управления без которого невозможно не только ее эффективное функционирование и развитие но и само существование. Особенностью современного управления является его направленность на эффективное ведение хозяйства в условиях дефицитности ресурсов постепенное уменьшение регулирования производства административными методами интенсификацию производства. Под управляющим воздействием понимается воздействие на объект управления направленное на достижение цели управления.
24776. Организация связей с общественностью в системе государственного и муниципального управления: общее и особенное 71.5 KB
  Организация связей с общественностью в системе государственного и муниципального управления: общее и особенное. Так что к основным функциональным задачам ПР в системе госуправления можно отнести: участие в демократизации государственного управления содействие становлению гражданского общества. Существует прямая зависимость между уровнем управления и особенностями служб ПР: в региональных и муниципальных органах власти широко реализуется коммуникативная функция и общение с гражданами постоянно и организованно. Возможности ПР могут быть...
24777. Подбор и отбор работников как функция управления персоналом 158 KB
  Сущность и этапы набора персонала. Набор персонала заключается в комплектовании необходимого резерва кандидатов на все должности и специальности из которых организация отбирает подходящих для нее работников. Процесс набора включает следующие этапы: планирование персонала кадровое планирование определение потребности в персонале нужного количества и соответствующего качества; разработка требований к соответствующим должностям или видам деятельности включая деловые и личностные характеристики; поиск персонала во внутренних и внешних...
24778. Направления информатизации и инструментальные средства поддержки государственного и муниципального управления 100 KB
  Направления информатизации и инструментальные средства поддержки государственного и муниципального управления Основные направления информатизации: Создание центров баз данных Создание информационных сетей Развитие парка вычислительной техники Анализ современного состояния рынка ИС показывает устойчивую тенденцию роста спроса на информационные системы управления. Локальные и распределенные базы данных СУБД База данных БД поименованная совокупность структурированных данных хранимых в памяти вычислительной системы стандартным способом и...
24779. Требования, предъявляемые к управленческим решениям 68.5 KB
  Требования предъявляемые к управленческим решениям. Действенность управленческого решения зависит от его качества которое в свою очередь должно соответствовать ряду требований. Одним из обязательных требований предъявляемых к управленческим решениям является их научная обоснованность. В соответствии с требованием научной обоснованности управленческие решения должны быть реальными и политически направленными выработанными с учетом анализа возможных вариантов использования достижений науки и техники передового опыта основываться на итогах...
24780. Направления административных реформ в странах Запада и в России: сравнительный анализ 86.5 KB
  Подходы методология к управлению включают в себя цели законы принципы методы и функции технологии управления и практику управленческой деятельности. Основной задачей системы управления организации ставится формирование профессиональной управленческой деятельности. Именно процессный подход к менеджменту позволил увидеть взаимосвязь и взаимозависимость функций управления. Процесс менеджмента отражает рекомендованную последовательность выполнения основных функций управления точнее последовательность начала действий по выполнению функций...
24781. Сущность системного подхода к организациям. Синергетический эффект в организациях 135.5 KB
  Синергетический эффект в организациях Системный подход стал фактически тем инструментом который позволил создать современную теорию организации. Можно сказать что теория организации как наука родилась именно в рамках этого подхода. Цели организации задаются извне или вырабатываются внутри нее с учетом этих целей выбираются форма и устройство организации. Люди объединяются в организации потому что цели которые они ставят перед собой и которые важны для каждого из них не могут быть достигнуты никем из них порознь.
24782. Структура финансовой системы 309 KB
  По фондовому признаку различают централизованные и децентрализованные финансы. Централизованные государственные финансы включают: государственные бюджеты; государственные социальные внебюджетные фонды; государственный кредит; государственное страхование. К децентрализованным финансам относят: финансы коммерческих предприятий и организаций; финансы некоммерческих организаций; финансы домохозяйств. И хотя нормативное регулирование налогообложение контроль за законностью финансовых операций социальное страхование присутствуют...
24783. Технологические уклады, основные периоды 54 KB
  Инновации и жизненный цикл продукта. Современный научнотехнический прогресс немыслим без интеллектуального продукта получаемого в результате инновационной деятельности. innovation нововведение новаторство мы понимаем инвестицию в новацию как результат практического освоения нового процесса продукта или услуги. Жизненный цикл нового продукта состоит из семи стадий: разработка нового продукта; выход на рынок; развитие рынка; стабилизация рынка; уменьшение рынка; подъем рынка; падение рынка.