Типы аккумуляции и пути расходования энергии в биосистемах. Тд сопряжение экзэргонической и эндэргонической стадии биопроцессов; примеры.
(см. вопрос 20.)
Общее кол-во Е во Вселенной – постоянно, но она может переходить в разл. формы. Напр: хим. Е бензина → тепловая и Е движения. Солнечная Е → улавлиывается хлоропластами → хим р-ции и жизненные процессы. СО2 + Н2О → фотосинтез → углеводы + О2. Углеводы – основной источник Е – идут в митохондрии + О2 → энергетический обмен → высвобождение Е углеводов → АТФ. Расход Е – различные виды работы, физ. нагрузки.
При синтезе белков и нуклеиновых кислот от АТФ отщепляется не одна концевая фосфатная группа, а две последние (пирофосфат). Т. о., все процессы накопления (аккумулирования) энергии в организмах должны сводиться к процессам образования АТФ, т. е. фосфорилирования (включения фосфатных групп в АДФ или АМФ).
Эндэргонические р-ции - процессы, кот. при ест. усл. самопроизвольно протекать не могут, необходима доп. Е извне. ТД потенциалы увеличивается. Идут с увеличением свободной энергии (∆G > 0). Обычно они сопровождаются поглощением тепла.
Экзэргонические р-ции – протекают самопроизвольно, выделяется Е, которая идёт на эндэргонические р-ции, и экз. р-ции сопровождаются энд. Величина ТД потенциалов уменьшается. Происходит уменьшение свободной энергии (∆G<0). Выделяется тепло, т.е. часть хим. Е переходит в тепловую. Напр: окисление сопровождаются возрастанием энтропии. АТФ →АДФ + Фн + ∆G = -35кДЖ/моль («-» т.к. выделяется в окр среду).
Тд характеристика анаэробного распада глюкозы. Расчёт кпд.
Гликолиз – это серия реакций, в результате которых глюкоза распадается на две молекулы пирувата (аэробный гликолиз) или две молекулы лактата (анаэробный гликолиз).
!!! Пример ферментативной р-ции: Фермент (E) + субстрат (S) → ES → P(уходит) + E (фермент остаётся). Относится к циклическим пр-сам, выгодно, т.к. затратно каждый раз делать новые ферменты, малодоступны, витамины.
При аэробных условиях пируват проникает в митохондрии, где полностью окисляется до СО2 и Н2О. Если содержание О2 недостаточно, напр. в активно сокр-ся мышце, пируват превращается в лактат.
Конечным продуктом гликолиза является молочная кислота. Суммарное уравнение:
C6H12O6 + 2 АДФ + 2 Фн → 2СН3СН(ОН)СООН (молочная к-та) + 2АТФ + 2 Н2О.
Это уравнению можно разбить на 2: 1) глюкоза → 2 лактат- + 2Н+, ∆G1 (свободная энергия) = -47,0 ккал/моль («-» т.к. выделяется); 2) 2 АДФ + 2 Фн → 2АТФ + 2 Н2О, ∆G2 = +2 +7,3=+14,6 ккал/моль (т.к. требует затрат Е). Эти процессы сопряжены. Превращение 1 моль глюкозы в лактат в станд. усл. приводит к высвобождению гораздо большего кол-ва св. Е (47,0 ккал), чем необх. для обр. АТФ из АДФ (14,6 ккал). В живой кл. при истинных внутрикл. концентрациях АТФ, АДФ и Фн, глюкозы и лактата эффективность запасания высвобождающейся при гликолизе Е превышает 60%.
Определим общее изменение станд. свободной Е: ∆Gs= ∆G1 + ∆G2 = -47 +14.6 = -32.4 ккал/моль. => суммарная р-ция гликолиза сопровождается очень большим снижением свободной Е.
При гликолизе лактат содержит ≈ 93% той Е, которая была заключена в исходной м-ле глюкозы. Т.к. молочная к-та – сложное соединение, при глиголизе не происходит реального окисления.
Благодаря гликолизу организм чела и животных в определен. период может осуществлять ряд физиолог. функций в условиях недостаточности кислорода.
КПД = 40% (36%), 80 кДж.
Последовательность реакций хорошо изучена. Процесс гликолиза катализируется одиннадцатью ферментами. Протекает в гиалоплазме (цитозоле) клетки. Все 11 р-ций ферментативные.
Био значение процесса гликолиза: образовании богатых Е фосфорных соединений. На первых стадиях гликолиза затрачиваются 2 м-лы АТФ (гексокиназная и фосфофрук-токиназная р-ции). На последующих образуются 4 молекулы АТФ (фосфоглицераткиназная и пируваткиназная р-ции). Энергетическая эффективность гликолиза в анаэробных условиях составляет 2 м-лы АТФ на одну м-лу глюкозы.
Основной р-цией, лимитирующей скорость гликолиза, является фосфофруктокиназная. Затем – гексокиназная р-ция. Кроме того, контроль гликолиза осуществляется также ЛДГ и ее изоферментами.
