Energetyka

reakcji biochemicznych

Procesy w

ż

ywej komórce

W ka

ż

dej

ż

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

ż

nych

metabolicznie substancji

Transport substancji przez błony komórkowe

Utrzymywanie potencjału elektrycznego

Wydzielanie ciepła
(utrzymanie odpowiedniej temperatury)

FORMY ENERGII

Cieplna

Ś

wietlna

Mechaniczna

Chemiczna – najwa

ż

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

ż

e zosta

ć

wydzielona

wskutek rozpadu cz

ą

steczki (wi

ą

za

ń

) do

zwi

ą

zków o wy

ż

szym stopniu utlenienia

Substancje, które przy rozkładzie
hydrolitycznym w pojedynczej reakcji
wydzielaj

ą

szczególnie du

ż

o energii

(powy

ż

ej 25 kJ/mol)

Zwi

ą

zki makroergiczne

Zwi

ą

zki makroergiczne

Energia zu

ż

ywana jest do realizacji:

Procesów endoergicznych

Procesów fizjologicznych
(ruch, wzrost, wydzielanie, przewodzenie)

Energia dostarczana jest

W wyniku sprz

ęż

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

ż

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,

ż

e sumaryczny

efekt energetyczny b

ę

dzie ujemny

Sprz

ęż

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

ż

liwiaj

ą ś

cisłe powi

ą

zanie procesów

anabolicznych i katabolicznych

Sprz

ęż

enie energetyczne

Sprz

ęż

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