Energia de cuplare ca un mecanism de conducere de viață

Gradul ridicat de ordine al sistemului biologic de viață, și, prin urmare, un nivel scăzut de entropie, este creată de același sistem într-un metabolism funcționează bine cu mediul - metabolismul (în milioane de ani de evoluție a sistemului viu în sine el și organizat într-un mod care termodinamica numit de auto-organizare). Metabolismul in organisme vii de energia eliberată în reacțiile de oxidare biologică. Oxidează compușii chimici (alimente - carbohidratilor, etc.), intra în sistem din mediul extern (adesea forțată). termodinamice reacții comune concluzie biooxidation de către organismele vii sunt utilizate ca un mijloc de a reduce său „propria“ entropie (în interiorul sistemului), prin creșterea „străin“ (în afara). Pentru punerea în practică a acestui instrument în evoluția organismelor inventate (și „genetic“ patentat) unic mod de pereche -Caracteristică de reacții biochimice care trăiesc. O metodă matematică pentru conexiune sunt reacțiile # 916; c- G + la reacții cu # 916; G sub o astfel de condiție chtobyl- # 916; Gl> l + # 916; Gl. și anume: primul - diferența negativă trebuie să fie mai mare decât al doilea - pozitiv. Adică, o reacție la schimbarea negativă a energiei libere trebuie să aibă loc într-un „angajament“ chimic cu reacțiile la schimbarea pozitivă a energiei libere. Fig. 3.

Fig. 3. Putere conjugare.

Atașarea unei reacții cu o mare schimbare negativă a energiei libere - # 916; G (reacția de oxidare, de exemplu) la reacția are loc cu o schimbare pozitivă de energie liberă + # 916; G (pentru reacția de sinteză) a sistemului biologic este supus unei operații chimice și sintetizata primul intermediar (câteva deplasabil și compus „scurtă durată“) (face ca o „mesh“). legături chimice ale acestui compus este întârziată de o parte timp a energiei libere eliberată în timpul reacției, împiedicând disiparea - transformată în căldură. Și din labil intermediar sintetizat (de exemplu, mobile) și destul de stabilă (și deci „lungă durată“), un bine gestionat (enzime) „intermediar“ ATP - adenozintrifosfat .Se acumulează „porțiuni“ libere de energie în legăturile chimice ale resturilor de fosfat kislotyH3 PO4. acestea sunt numite de mare energie. sinteza ATP ca un „mediator“ este justificată: un sistem biologic viu nu poate fi în mod direct, fără schimbare, consumul de energie produse chimice pentru a efectua o muncă utilă.

Primele „brevete“ la „macroergs“ (compusi bogate in energie), probabil, ar trebui să dea microbi. ATP - una dintre invențiile cheie ale evoluției chimice. Acesta nu este un compus cu masă moleculară mare este unic și are un număr de calități valoroase. De-a lungul a miliarde de ani, evoluția a selectat un număr de compuși - „ajutoare“, dar nu a găsit înlocuirea echivalent de ATP (și nu mai cauta - de ce petrece timpul nu este exclus ca „nostru“ ATP-ul este folosit în alte lumi vii?).

„ATP - purtătorul universal al bateriei și energia într-un organism viu.“

Această scurtă și precisă biochimie definiția privodyatuchebniki. energie și funcții specifice universale unice în organismele vii ATP realizează datorită „calități de consum“ sale - proprietăți chimice. Este ușor solubil și suferă ușor hidroliză (folosind enzime, la momentul potrivit și locul) pot fi acumulate (într-o concentrație relativ mare) în celule, păstrând în același timp energia liberă.

Energia specifică a funcțiilor ATP le îndeplinește în orice organism viu de pe Pământ - „medierea“ în operațiunile de energie în celulă. Pe de o parte procesul metabolic (acest anabolism lateral) în timpul formării sale (sinteza AMP și H2 PO4 - sau ADP iHPO4 -2) obligațiuni fosfat ATP energie acumulează energie liberă. eliberat în cursul reacțiilor biooxidation. Pe de altă parte, același metabolism (catabolism lateral), ATP la descompunerea sa inițială eliberează ADP (sau AMP) și transferă un rest de fosfat HPO4 -2 (iliH2 PO4 -), împreună cu „local“ acumulat pe aceasta „porțiune“ energie liberă Consumul de energie în reacție este sinteza biologică.

ATP + H2O ↔ ADP Fneorg + 30 kJ / mol

ADP + AMP ↔ H2O + Fneorg +30 kJ / mol

Mobilitatea și posibilitatea de a converti energia liberă a legăturilor chimice ATP în potențialul electric # 916, # 956; H + (pe membranele mitocondriale) permite compusului să efectueze o funcție unică - „conversie“ - conversia unei forme de energie în alta, în care ekvivalentnoe.ATF - celular „schimbător“ energie unic gratuit mobil. Această proprietate a permis evolutia a inventa o „mecanica“ sistemelor vii, care se bazează reducerea -Muscular (se deplasează la molecular - micro- și mișcarea la nivel macro).

Utilizați diferența de potențial # 916; # 956; H +, pentru scopuri practice încă învățat să bacterii: ele sunt deplasate prin flageli rotative (sau fibrile ca Treponema pallidum - sifilis). Dar evoluția invenției (și care corespund „brevetarea genetic“) fibre musculare, în care legăturile chimice ale energiei ATP în diferența de potențial # 916; # 956; H + și apoi în lucru mecanic prevăzute organisme vii - macrosisteme oportunități enorme de călătorie de mare viteză în spațiu de zbor, înot, sărituri, de funcționare și toate sporturile posibile.

„Viața ciclică“ ATP sau prolog teme 3.

In sistemele biologice de viață ATP „lucrează“ la nivel micro, în zona dorită a sistemului macro poate fi transferat cu ușurință, de exemplu, fluxul de sânge. munca de creație utilă, furnizând energie-sinteza de compuși noi, ATP realizează prin descompunerea sa. Ea dă reacția biochimice dorită de energie liberă, împreună cu restul de acid fosforic, și este convertit la ADP, compus energetic mai sărac (decât nu sacrifica de dragul vieții!). ADP poate da, de asemenea, un rest de acid fosforic, dar „mai puțin probabil.“ Reducerea concentrației de ATP în celula de flux „automat“ inhibă procesele energetice costisitoare .. substanțe de sinteză și transportul acestora, transportul de ioni, etc. Colivia o menține homeostazia prin reglarea proceselor biochimice și compoziția mediului intern. concentrare „Working“ ATP într-o celulă este menținută prin recuperarea sa - resinteza produși de descompunere (ADP, AMP și fosfat anorganic) sau resintezei. Astfel, întotdeauna „născut“ în citoplasmă moleculelor celulare de ATP, „viu“, „sacrificiu“ ei înșiși și încă o dată „ridicat“. Procedeu de recuperare continuă a ATP de la produsele sale de degradare nazyvaetsyaresintezom ATP.

Pentru a satisface nevoile de celule unitare sunt fixate o astfel de recuperare simplă este suficientă, dar mișcarea independentă în macroobject spațiu necesită mari (macro) a costurilor de energie. lucru musculare necesită o constantă „reîncărcare“ energia ATP și aprovizionarea în cușcă este limitată (nu „cauciuc“ a celulei). În scopul de a crește numărul de bucăți și, astfel, durata de funcționare continuă a evoluției musculare de viață „a inventat“ acumulatorul de energie suplimentară - fosfocreatină. Acest soedinenieobrazuetsya macroergice prin fosforilarea creatina, adică aderarea rest fosfat de ATP este scindat. creatinei fosfat „poate“ (folosind CPK - enzimă) transferă grupul său de fosfat la ADP, care se transformă - resinteziruetsya ATP. După ce a acumulat stocuri de fosfocreatină în symplasts poate oferi resinteza ATP și, astfel, prelungirea duratei de funcționare continuă a mușchiului pentru un timp (pe care va permite stocului).

ADP + creatina fosfat ATP + creatina →→→

Oferta de creatina fosfat (! Creatină nu a mâncat monohidrat) este o rezervă de energie de muschi - capacitatea sa de energie (sau indicele de „sport“ de putere).

de conversie a energiei mecano în mușchi.

Efectuarea de lucru mecanic imediat în mușchi este posibilă numai prin intermediul proteinelor - cadrul structural al organismului. molecula de ATP se leagă la un anumit complex cu miozina - proteină structurală a mușchilor și care realizează simultan funcția catalitică - scindarea hidrolitică a restului de fosfat de ATP (acesta din urmă - „coadă“). Eliberat de această energie este utilizat pentru a efectua mecanic de lucru - porțiune scurtarea fibrei musculare - reducerea. Acronim numit „trăgând“ fire de proteine ​​(fascicule de fire răsucite) în direcția longitudinală opusă.

ATP + miozina →→ miozina ATP ---

Miozina miozina →→ --- ATP + ADP + + lucru Fneorg

muncă musculară și, în consecință, formarea mușchilor complecși „ATP --- miozină“ consumă ATP, concentrația sa „de lucru“ (pentru un timp) este susținută de ATP resinteza rezerva de creatina datorată în țesutul muscular (și o mai mare marjă, cu atât mai mult se poate dezvolta forță).

Restul ofertei Perioada de creatina se reduce: este format în ATP reacție inversă + creatina.

Și asta nu e tot. Pe tema prelegerii №2 pe laborator și studenții practice clase studiază următoarele întrebări:

1. Formarea ATP în procesele de oxidare combinate.

2. Fosforilarea substratului.

3. Fosforilarea oxidativă.

4. decuplarea respirației și fosforilarea.

5. Mitocondriile funcția lor principală.

6. Munca mitocondriilor în fibrele musculare.

Număr Curs 3 Biochimie mușchilor