При постоянной температуре и постоянном давлении
ВВЕДЕНИЕ В МЕТАБОЛИЗМ
Современное представление о биологическом окислении.
Составляющие элементы дыхательной цепи.
О превращении химической энергии в организме.
Каждое органическое соединение обладает запасом потенциальной энергии, за счет которой может быть совершена работа - это свободная E (энергия).
Когда соединение сгорает в колориметре, энергия выделяется в виде тепла. Это тепло представляет собой полную (общую энергию).
Связь между тепловым эффектом и свободной энергией процесса
при постоянной температуре и постоянном давлении.
ΔН=ΔG + TΔS ΔН – изменение общей энергии системы
ΔG – изменении свободной энергии
Т - абсолютная температура
ΔS – энтропия системы
Из реакции перехода А→В следует, что изменение свободной энергии равно
ΔG = ΔН - TΔS
Если величина ΔG имее « - » значение, то значит свободная энергия вещества В > свободной энергии вещества А => реакция происходит самопроизвольно с выделением свободной энергии (экзергоническая реакция). Если величина ΔG имее « + » значение, то свободная энергия вещества В < свободной энергии вещества А => реакция протекает с потреблением энергии из вне (эндергоническая реакция).
Промежуточный обмен это превращение веществ от поступления до образования конечных продуктов. Т.е. это совокупность химических реакций, определяющих последовательность изменений метаболическим путем. Промежуточные продукты обмена называются метаболитами.
Анаболизм и катаболизм представляют собой две стороны метаболизма или промежуточного обмена, который обобщает все превращения компонентов пищи с момента её поступления в организм, дальнейшего их превращения в ходе переваривания.
Анаболизм – синтез сложных веществ из простых с потреблением энергии.
Катаболизм – расщепление сложных в-в до простых с выделением энергии.
| организмы | |
| Аутотрофные | Гетеротрофные |
| Зелены растения используют энергию солнца в процессе фотосинтеза, создавая органические соединения (У, АК, ЖК) из неорганических | Ассимилируют готовые органические вещества из растений |
Ни жиры, ни углеводы, ни белки, ни продукты их расщепления не являются «топливом» для клеточных процессов.
В результате тканевого дыхания, брожения, гликолиза происходит освобождение энергии, находящейся в сложных органических соединениях, которая частично трансформируется в энергию АТФ, которая и является топливом клетки.
Аккумуляция энергии в виде макроэргических связей.
Энергию связи определяют как разницу свободной энергии соединения, содержащего эту связь, и соединения, получившихся после разрыва.
АТФ + Н2О → АДФ + Фн – уменьшение свободной энергии на 30,2 кДж/моль при рН = 7,0 ; t° = 37°С; 1М концентрации исходного вещества и продуктов реакции.
Макроэргическими – считаются связи, при гидролизе которых изменяется свободная энергия системы. В таких связях разница свободной E соединения, содержащего такую связь, и свободной E, выделяющейся при разрыве этой связи (-rG), составляет >21 кдж/моль (или 5 ккал/м).
Макроэргические связи содержат АТФ (энергия гидролиза АТФ в зависимости от локализации в клетке от 40 до 60 кДж/моль)) и несколько менее энергоемкие ГТФ, ЦТФ, УТФ, ТТФ, креатин-фосфат, ацилКоА и др. У АТФ макроэргическими ( ~ «тильда») являются две последние связи (rG= - 30,2 кдж/моль). Для сравнения – 1-ая фосфодиэфирная связь АТФ = всего 13,8 кдж/м, в АДФ олна.
ОН ОН ОН
| | |
Аденин – рибоза – Р – О ~ Р – О ~ Р – ОН
|| || ||
О О О
Главный путь синтеза АТФ из АДФ окислительное фосфорилирование. АДФ фосфорилируется фосфатом АДФ + Н3РО4 + энергия → АТФ + Н2О
Субстратное фосфорилирование не требует участия мембран.
Основные источники энергии
пищевые продукты Ж, У, в меньшей степени Б, хотя при белковом питании и голодании их роль возрастает.
Распад глюкозы: С6Н12О6 + 6О2 ═>6СО2 + 6Н2О + 2850 кДж/моль
В углеводах, жирах, белках содержание О2, больше чем в конечных продуктах их распада, следовательно катаболизм этих веществ связан с потреблением кислорода и реакциями окисления – сущность тканевого дыхания . (1777г. Лавуазье)