С. Д. Асфендиярова шарипов К. О., Жакыпбекова С. С., Ерджанова С. С., Киргизбаева А. А., Яхин Р. Ф. Энергетический обмен учебное пособие
жүктеу/скачать 3,48 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Высокоэнергетические фосфатные соединения
| Сопряженные реакции
В процессе метаболизма реакции, происходящие с затратой энергии (термодинамически неустойчивые) должны быть сопряжены с реакциями, сопровождаемыми высвобождением энергии (термодинамически устойчивыми). Например, синтез глюкозо-6-фосфата (Гл-6-ф) из глюкозы и неорганического фосфата (Pi) является эндогенной реакцией, то есть требует дополнительной энергии: ΔG0 '= + 3,3 ккал/моль. По этой причине данная реакция может рассматриваться как термодинамически неустойчивая. Однако данная реакция может стать термодинамически устойчивой при условии ее сопряжения с реакцией гидролиза АТФ и превращения его в аденозиндифосфат (АДФ) и неорганический фосфат (Pi). Последняя реакция является высокоэкзогенной и сопровождается высвобождением большого количества энергии: ΔG’= -7,3 ккал/моль. В соответствии с выше изложенным, сопряженные реакции можно охарактеризовать в виде следующих уравнений: Глюкоза + Рi Гл-6-ф + Н2О ∆ Go′ = +3,3 ккал/ моль ATФ + H2O АДФ + Pi ∆ Go′ = - 7,3 ккал/моль В конечном итоге уравнения и энергия могут быть суммированы следующим образом: Глюкоза + АТФ Гл-6-ф + АДФ ∆ Go′= - 4,0 ккал\моль Высокоэнергетические фосфатные соединения Вся жизнь на Земле существует за счет энергии, получаемой на Солнце при непрерывном превращении водорода в гелий. При образовании из 4 атомов водорода одного атома гелия часть массы «исчезает» и превращается в энергию. Избыток энергии излучается в пространство в виде электромагнитных волн разной длины: света, радиоволн, рентгеновских лучей, инфракрасного излучения. Лишь около 0,02% солнечной энергии поглощается биосферой — растениями, являющимися аутотрофами, способными к первичному синтезу органических веществ, «приемниками» солнечной энергии. Процесс, посредством которого зеленые растения усваивают энергию и запасают ее в форме углеводов, называется фотосинтезом. Фотосинтез описывается уравнением: Вся жизнь биосферы зависит от эффективности поглощения солнечной энергии хлорофиллом — пигментом, который определяет зеленый цвет растений. Животные не могут осуществлять фотосинтез, так как они являются гетеротрофами, им приходится пополнять запасы «горючего», поедая или растения, или животных, питающихся растениями. Как высшие животные, так и растения, используют энергию, запасенную в органических веществах, «сжигая» их в присутствии кислорода, который поступает при дыхании. Этот процесс описывается уравнением: Часть энергии запасается в форме химической энергии (АТФ) и затем используется при выполнении работы, а часть идет на теплоизлучение. Таким образом, энергия, необходимая для функционирования животных организмов, поступает с углеводами, липидами и белками пищи и представляет собой запасенную прямым или косвенным путем энергию Солнца. Высвобождение энергии происходит из органических веществ поэтапно и включает ряд химических превращений. Освобождающаяся энергия передается молекулами, способными запасать ее на какое-то время вплоть до того момента, когда возникает необходимость произвести работу. Таким веществом является АТФ и другие макроэргические соединения. Высокоэнергетические фосфатные соединения имеют отрицательные значения свободной энергии ΔG0', высвобождаемой в процессе гидролиза фосфатных групп. Например, в рассмотренной выше реакции, АТФ является высокоэнергетическим фосфатным соединением с отрицательными значениями свободной энергии ΔG0', высвобождаемой при гидролизе фосфатной группы. Последняя, благодаря этому, может быть перенесена на гидроксильную группу углерода, находящегося в положении 6 молекулы глюкозы. Поэтому, говоря о сопряженных реакциях с участием высокоэнергетических фосфатных соединений, подразумевают высокий транспортный потенциал неорганического фосфата. Неорганический фосфат в молекуле АТФ может располагаться в трех положениях: α, β, γ (рис.1). жүктеу/скачать 3,48 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|