Energetyka
reakcji biochemicznych
Energetyka
reakcji biochemicznych
Procesy w
Ŝ
ywej komórce
W ka
Ŝ
dej
Ŝ
ywej komórce nieustannie
zachodz
ą
procesy biochemiczne
Reakcje chemiczne – zmiana potencjału
chemicznego reaguj
ą
cych substancji –
efekt energetyczny
Reakcje egzoergiczne
Z wydzielaniem energii
Przebiegaj
ą
spontanicznie
Zmniejszenie sumarycznego potencjału
chemicznego w układzie
Wymagaj
ą
dostarczenia energii
Zwi
ę
kszenie sumarycznego potencjału
chemicznego w układzie
Reakcje endoergiczne
Organizm – potrzeby
energetyczne
/na poziomie komórkowym/
Skurcz mi
ęś
ni i przemieszczanie si
ę
cytoplazmy
Procesy anaboliczne – synteza wa
Ŝ
nych
metabolicznie substancji
Transport substancji przez błony komórkowe
Utrzymywanie potencjału elektrycznego
Wydzielanie ciepła
(utrzymanie odpowiedniej temperatury)
FORMY ENERGII
Cieplna
Ś
wietlna
Mechaniczna
Chemiczna – najwa
Ŝ
niejsza z punktu
widzenia komórki
Energia zawarta w zwi
ą
zku chemicznym
(w wi
ą
zaniach cz
ą
steczkowych)
POTENCJAŁ CHEMICZNY
Potencjał chemiczny
Energia, która mo
Ŝ
e zosta
ć
wydzielona
wskutek rozpadu cz
ą
steczki (wi
ą
za
ń
) do
zwi
ą
zków o wy
Ŝ
szym stopniu utlenienia
Substancje, które przy rozkładzie
hydrolitycznym w pojedynczej reakcji
wydzielaj
ą
szczególnie du
Ŝ
o energii
(powy
Ŝ
ej 25 kJ/mol)
Zwi
ą
zki makroergiczne
Zwi
ą
zki makroergiczne
Energia zu
Ŝ
ywana jest do realizacji:
Procesów endoergicznych
Procesów fizjologicznych
(ruch, wzrost, wydzielanie, przewodzenie)
Energia dostarczana jest
W wyniku sprz
ęŜ
enia z silnie egzoergicznymi
reakcjami dostarczaj
ą
cymi jednorazowo porcj
ę
energii wystarczaj
ą
c
ą
na wytworzenie w
cz
ą
steczce takiego wi
ą
zania
Procesy utleniania biologicznego i fotosyntezy
Fosforylacja oksydacyjna
Fosforylacja fotosyntetyczna
Zwi
ą
zki makroergiczne najcz
ęś
ciej zawieraj
ą
reszt
ę
fosforanow
ą
- (jedn
ą
lub kilka)
Stała równowagi
Dotyczy reakcji odwracalnych
Stała równowagi reakcji swobodnych
A + B
↔
C + D
[C] [D]
K = ------------
[A] [B]
Reakcje w komórce
Egzoergiczne
Endoergiczne
Reakcje w komórce
-
Egzoergiczne
Zachodz
ą
swobodnie – a wtedy gdy s
ą
odwracalne tylko do stanu równowagi
Wyj
ą
tek - ci
ą
g reakcji
Co najmniej jeden z produktów reakcji
poprzedzaj
ą
cej jest substratem reakcji
nast
ę
pczej
lub w inny sposób jest usuwany ze
ś
rodowiska
Reakcje w komórce
-
Endoergiczne
Mog
ą
przebiega
ć
jedynie po dostarczeniu
energii
np. ze składników od
Ŝ
ywczych – po
rozkładzie ich na zwi
ą
zki prostsze lub z
innych reakcji egzoergicznych
W ci
ą
gach reakcji mog
ą
zachodzi
ć
jedne jak i
drugie, pod warunkiem,
Ŝ
e sumaryczny
efekt energetyczny b
ę
dzie ujemny
Sprz
ęŜ
enie reakcji
Reakcje egzoergiczne „nap
ę
dzaj
ą
” reakcje
endoergiczne dostarczaj
ą
c im energii
Za po
ś
rednictwem substancji
makroergicznych
Czyli zdolnych magazynowa
ć
energi
ę
w
swoich wi
ą
zaniach
Umo
Ŝ
liwiaj
ą ś
cisłe powi
ą
zanie procesów
anabolicznych i katabolicznych
Sprz
ęŜ
enie energetyczne
Sprz
ęŜ
enie energetyczne
Reakcja
egzoergiczna
Reakcja
endoergiczna
Zwi
ą
zki makroergiczne
- rodzaje
fosforanowo – fosforanowe
karboksylowo – fosforanowe
guanidyno – fosforanowe
tioestrowe
fosforanowo – fosforanowe
Difosforan
P ~ P
Reakcje, które wykorzystuj
ą
energi
ę
rozpadu
difosforanu:
Aktywacja kwasów tłuszczowych z udziałem ATP i
koenzymu A
Aktywacja aminokwasów z udziałem ATP i tRNA
Przesuni
ę
cie równowagi reakcji na korzy
ść
syntezy DNA
Nukleozydo
tri
fosforany
Najbardziej uniwersalne zwi
ą
zki
makroergiczne o najwi
ę
kszym znaczeniu w
reakcjach metabolicznych
Adenozyno
tri
fosforan
ATP
fosforanowo – fosforanowe cd
Adenozynotrifosforan ATP
adenina – ryboza
– poł
ą
czona estrowo
z reszt
ą
fosforanow
ą
,
która z kolei ł
ą
czy si
ę
z nast
ę
pnymi resztami
df
P
P
P
R–P~P~P
R-P~P
R-P
30,5 kJ
25kJ
9kJ
ATP
ADP
AMP
R
adenozyna
Cykl energetyczny ATP
biosynteza
ruch
transport
ATP
ADP + P
hν
∆
G
0
fotosynteza
oddychanie
Inne
Nukleozydo
tri
fosforany
Adenozyno
tri
fosforan ATP
adenina
Urydyno
tri
fosforan
UTP uracyl
Cytydyno
tri
fosforan
CTP cytozyna
Guazyno
tri
fosforan
GTP guanina
Karboksylowo - fosforanowe
Acetylofosforan
O
C — O ~
P
CH
3
Karboksylowo - fosforanowe
3 – fosforan fosforanu D-gliceroilu
O
C — O ~
P
CH — OH
H
2
C — O — P
guanidyno – fosforanowe
Fosfokeratyna
Fosfoarginina
Fosfokeratyna + ADP
↔
keratyna + ATP
tioestrowe
Poł
ą
czenia acylów z koenzymem A
(CoA-SH)
Dzi
ę
kuj
ę
za uwag
ę