4

162

10,3. MITOCHONDRIA A ENERGETYKA KOMÓRKI

10*3*1. Źródła energii

-W wiązaniach chemi raźnych produktów f n.1iQF;v.rttrft-7^v^-^rnacra knowana    chemi c z ni e

--^§Trerg-La może być wyk o r z y a t aną_z ar ó wno przez rośliny ,-)ak 1 zwierzęta'"(jzŁ^ET

_^energptyrynp a^P, ktQry'~od-gr_Y^q~^T»^gw^--rol_g_.we_^a?y^tklch_ _-Drocesach wy-

J^magf5ląŁ^ł> nakładu^enerąil. Dlatego też mitochondria określa się jako*¹^ ^eleiidiirpwnie komórki".

10.3.2. Energia a reakcje chemiczne

Kaźd ęu-żywa--komórka obok wymiany,..materii wymienia z otoczeniem" energię. ._KomórkćL„1est wie^utoadenT]^    .^1 orgardźacji,~

swego uporządkowania f niskiei^g£mpli) wymaga, ciągłego dopływu ^ęneggii^ Ogr^nfczerd-e^^b^br'ak"’^iopływu energii prow^d^f^wj^mórce do wzrostu entropii, a więc do zakłóceń w jej organizacji_i_v_.os^teciZ|^e,,^Rrz)r ich nasile-niuy dora^e~rciT~W "każdej reakcji chemicznej tylko część energii zostaje zużyta dla utrzymania stanu entropii (S). Energia ta nie może być wykorzystana w żadnych innych procesach. Natomiast energia, która może być wykorzystana do_„vvykonania-,pr_iacy,._i czyJUy może^byp. przyporządkowana wymianie chemicznej, nazywa się energią swobodną (G).    -

Zmianę,_energi-i^-swobodnej"^Jwyraża sle .    Zależeć onajaędzie od

-zmiany entalpii (AH) i zmiany entropii (AS) zgodnie \Z równaniem:

/ Afi =* ah _

Przez entalpię rozumiemy” energię przerdesioną^m.ędzy układem a otoczeniem (■ jęs"£~t^sumaT^ergil^ranslokacyjnej, oksydacy.inej-»^.eiektryQznej-~--~~i jądrowe jadanej - substancji). TwrównanlUjest^temperaturąbezwzględną.. Od energii swobodnej zależeć będzie przebieg: reakcji''cheńacznych.

W każdym procesie chemicznym odwracalnym    .

w pewnym momencie pojawia się ~taRl'~at-ąny—gdy-nie będzie miała miejsce żadna zmiana netto, lecz gdy szybkość przechodzenia A w B będzie taka sama jak B w ,A. Stan taki określamy jako stan-równowagi chemicznej^ (K). .1 wyrażamy go:

K

IB3-

nr

względnie gdy reakcja ma więcej Składników:

A + B ^ C + _;D ;. jako- . K

[c3 - [D3

-    IA^] * [B];

symbole w nawiasach kwadr^tbwych oznaczają stężenia substancji występujących w reakcjach.

Z równania wynika, że stała K jest tym wyższa, im wyższe jest stężenie produktów C + D, czyli i® bardziej na prawo przesunięta jest równowaga reakcji, a więc im wiekszy potencjał—chemiczny, ma A +_ B w stosunku,.do. C_h^D«. ^--t^kim^^rzypadku^--- reak-c-j a- z a chodzi ć-Jjędzl e spontai^cz^e^_,b.ędzi-e,_J-^,r,ę„akcją egzoergiczną, a produkty reakcji _C+D.będą miały niższ^ e.nergi% -swobodną^niż 2-wiązki wyjściowe (ryc. 10.4b). Energia swobodna wydzielona w tej reakcji ma znaiTujemny (- "AG), ponieważ ubytek jej w bilansie uznany zostaje w układach zamkniJpiiyGłi^z-a stratę, gdyż rozprasza się w postaci ciepła.

A<3 - G₂- G,

b    e

Ryc.10.4. Energia swobodna i jej zmiany. Energia swobodna jest potencjalną energią reakcji chemicznych, a) W stanie równowagi: AG = G ~    = 0 i reakcja nie zacho

dzi; b) Reakcja zachodzić będzie spontanicznie tylko wtedy, gdy maleje energia swobodna, gdy G« - G/0 (reakcja egzoergiczną); c) Jeżeli energia swobodna wzrasta, reakcja wymaga dopływu energii: G_ - G.> 0 (reakcja endoergiczna), E - energia ak-tywacji^(wg Musila i wsp. 197?)    ³

Przy wartości K mniejszej, od 1_Tdąna reakcja nie wykazuje skłonności do przebiegu spontanicznego^ Wymaga ona dostarczenia energii do układu,będzie wi^c -rSSRcją endoergiczną, w której AG ma znak»jiadaŁni_n .(AG>^)..._W__M^eakc.1l endoergTcżh^j^ńergia swobodna'^pr^uktów reakcji jest wyższa niż energia swobodna^substratów (ryc. ld.4c}. Pr„zy^ AG » 0 istnieje stan równowagi i reakcj^diS^ędzie zachodziła (ryc. 10.4aj.    ~

W komordg7~ictś-ra-"-jesirukładem otwartym, równowaga chemiczna jest jedynie bliska urzeczywis^:6nIeniaT*Heakcje egzo- i endo^rgTczne sa^.ze-. sobą sp^z^żbne^częstrd pr^rży^dŻXaI$..ATH.. Śpr^^ż^enre^o występuje w wielu łańcuchach i cyklacii InetaboTićznych stanowiących o tzw. równowadze......dynamicznej

komórki (ryc. 10.5). Nie ma jednak prostej zależności między energią swobodną a kinetyką reakcji chemicznej (patrz chemia fizyczna). Jednyra^z—~wa~—■