Часть энергии, выделяющаяся при окислении компонентов пищи, накапливается в
макроэргических соедине-
ниях, таких как АТФ, АДФ, ацетилкоферменте A и др.
При физиологических условиях синтез АТФ протекает совместно с окислением глюкозы до СО2 и воды.
Энергия, выделяющаяся при окислении одной молекулы глюкозы, достаточна для синтеза 36 молекул АТФ из АДФ и фосфата.
Такие реакции называются сопря- женными. Принцип энергетического сопряжения состоит в следующим:
энергия, необходимая для протекания эндергонической реакции, поступает за счет осуществления экзергонической реакции, причем обе реакции протекают как единый самопроизвольный процесс ( G<0). Как правило, сопряженные
реакции катализируются общим ферментом.
Пример энергетического сопряжения :
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O,G = - 2870 кДж
36 (AДФ + H3PO4) → 36 (ATФ + H2O),G =+1100 кДж
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
G общ. = - 2870 + 1100 = - 1770 кДж
Приведенные данные позволяют рассчитать к.п.д. клетки:
Выделилось |
2870 кДж, |
Аккумулировано |
1100 кДж , |
Энтропийные потери |
1770 кДж |
к.п.д = 1100/2870 = 0.38 or 38%
Таким образом, клетка аккумулирует лишь 38% химической энергии глюкозы, а оставшиеся 62% рассеивается в пространстве как тепло- та.
Пример энергетического сопряжения :
α- аминокислота глутамин (Gln) образуется in vivo при
взаимодействии глутаминовой кислоты (Glu) и аммиака:
HOOC - CH2 - CH2 - CH - COOH + NH3 →
│
NH2
О |
|
|
\\ |
|
|
→ C - CH2 - CН2 |
- CH - COOH , |
G = + 14 кДж |
/ |
│ |
|
H2N |
NH2 |
|
Биосинтез Gln сопряжен с гидролизом АТФ:
Glu + NH3 → Gln + H2O, G = + 14 кДж
ATФ + H2O → AДФ + H3PO4,G = - 30,6 kJ
____________________________________
Glu + NH3 + ATФ → Gln + AДФ + H3PO4,G общ = 14 – 30,6 = -16,6 кДж
Сопряженная реакция протекает как самопроизвольный процесс.
Пример энергетического сопряжения
Биосинтез глюкозо-6-фосфата сопряжен с гидролизом АТФ
АТФ + Н2О → АДФ + Н3РО4,
ΔrG = – 30,6 кДж
Глюкоза + Н3РО4 → глюкозо-6- фосфат + Н2О, ΔrG = + 17,2 кДж
----------------------------------------------------
АТФ + Глюкоза + Н2О → АДФ + глюкозо- 6-фосфат