Высокоэнергетические молекулы и связи

Высокоэнергетические молекулы и связи [c.225]

Суммарный выход энергии при гликолизе сводится к синтез> двух молекул АТР (иа одну молекулу глюкозы), которые образовались в реакциях 5 и 6. Таким образом, данные реакции имеют решающее значение для гликолиза. Эти две реакции - единственные во всем процессе, в которых из неорганического фосфата формируется высокоэнергетическая фосфатная связь, - иллюстрируют, каким образом может осуществляться взаимосвязь внутриклеточных реакций для реализации [c.88]

Энергия окисляющихся веществ используется для синтеза АТФ из АДФ. В молекуле АТФ имеются две высокоэнергетические (макроэргические) связи в приведенной ниже формуле они изображены знаком (тильда) [c.226]

Фосфоенолпируват образуется из пирувата через оксалоацетат. Вначале происходит карбоксилирование пирувата в оксалоацетат с потреблением одной молекулы АТР. Затем оксалоацетат подвергается декарбоксилированию и фосфорилированию с образованием фосфоенолпирувата за счет второй высокоэнергетической фосфатной связи. [c.106]

В области высокоэнергетических взаимодействий на первый план выступают индивидуальные свойства атомов, молекул, ядер [32, 33]. Свойства атомов характеризуют величиной заряда ядра Ze (е - элементарный заряд, Z - атомный номер). Размеры атома определяются его электронной оболочкой. Порядок величин линейных размеров атома 10 см, поперечного сечения 10 1 см и объема Ю см . Масса атома равна произведению его массового числа на атомную единицу массы = М1,66 10 кг. Энергия связи электронов в атоме [c.41]

Представление о резонансе часто используют для качественного описания строения молекул, но по мере усложнения структуры (скажем, при переходе от бензола к нафталину, пиридину и т. п.) количественные расчеты валентных схем становятся все более затруднительны. Поэтому для решения волновых уравнений чаще применяют другой метод, метод молекулярных орбиталей. Если с точки зрения этого метода качественно рассмотреть молекулу бензола, то можно видеть, что каждый атом углерода, связанный с тремя другими атомами, использует 5р -орбитали для образования а-связей, так что все 12 атомов лежат в одной плоскости. Кроме того, каждый атом углерода имеет еще р-орбиталь, которая может в равной мере перекрываться с двумя соседними р-орбиталями. Перекрывание шести таких орбиталей (рис. 2.1) дает шесть новых орбиталей, три из которых, связывающие (они показаны на рис. 2.1), называются я-орбиталями. Все три я-орбитали занимают примерно одинаковое пространство, одна из них имеет самую низкую энергию, а две другие являются вырожденными. Каждая орбиталь имеет узловую область, которая является плоскостью кольца, и разделяется иа две части, расположенные над плоскостью и под ней. Две высокоэнергетические орбитали (рис. 1, б и е) имеют еще другую узловую область. Шесть электронов, образующих тороидальное облако, называют ароматическим секстетом. Порядок связи углерод — углерод, вычисленный по методу молекулярных орбиталей, составляет [c.48]

Можно сказать, что для максимальной устойчивости каждая связь фосфор — кислород должна иметь прочность IV4 соответственно полному резонансу и что прочность связи с атомом кислорода должна быть дополнена до двух, чтобы удовлетворять валентности кислорода. Для Р—О—Р эта сумма составляет 2 /2 и отклонение от 2 придает высокоэнергетический характер молекулам с таким строением. [c.228]

Еще одной особенностью биохимической термодинамики является участие в биохимических процессах специальных групп молекул, которые способны накапливать и передавать энергию в ходе реакций. Эти молекулы назьшаются высокоэнергетическими, или макроэргами, так как при их гидролизе высвобождается более 20 кДж/моль. По химическому строению макроэрги - чаще всего ангидриды фосфорной и карбоновых кислот, а также слабых кислот, какими являются тиолы и енолы. Эту макроэргическую связь не надо смешивать с понятием энергия связи, под которым в физической химии понимают энергию, необходимую для разрыва связи в молекуле. [c.75]

Для описания связи в молекуле СО удобно использовать метод МО, как это было сделано для молекулы N2 (см. разд. 3.4). Молекулы изоэлектронны, и базисные наборы для них одинаковы, но в случае СО исходные АО углерода и кислорода имеют разную энергию, что приводит к заметным различиям в схемах МО (рис. 24.3). Как видно из схемы, в монооксиде углерода реализуется тройная связь и это самая прочная из всех двухатомных молекул - = 1069 кДж/моль. В молекуле СО одна из электронных пар, находящаяся на самой низкой по энергии МО, практически локализована на атоме кислорода, а вторая -на самой высокой по энергии занятой МО - практически локализована на атоме углерода. Наличие этой высокоэнергетической электронной пары приводит к существенным отличиям в химических свойствах молекул N2 и СО. В частности, именно через нее осуществляется взаимодействие СО с гемоглобином в крови, что и приводит к отравлению угарным газом. [c.306]

Озон и диоксид азота. Озон Оз и диоксид азота ЫОг представляют интерес в связи с исследованиями загрязнения окружающей среды и атмосферных процессов. Оба этих вещества встречаются в естественном состоянии в атмосфере. Озон, находящийся в верхней атмосфере, защищает Землю от высокоэнергетического ультрафиолетового излучения Солнца. Диоксид азота принимает участие в процессе связывания атмосферного азота. Кроме того, он катализирует разложение озона. В нижней атмосфере оба вещества являются компонентами фотохимического смога. Экспериментальные спектры этих молекул окончательно еще не интерпретированы. Для озона экспериментально установлены только два возбужденных состояния, что связано с низкой энергией его диссоциации на молекулу и атом кислорода (1,12 эВ). В отличие от этого спектр ЫОг чрезвычайно сложен и непонятен. Трудно даже установить число различных возбужденных состояний в каждом спектральном диапазоне. [c.417]

Эти соединения характеризуются тем, что по крайней мере одна из входящих в состав молекулы групп имеет высокий энергетический потенциал. При переносе этой группы происходит разрыв связи, соединяющей ее с молекулой, что приводит к резкому уменьщению свободной энергии, заключенной в молекуле химического соединения. Такие связи называются высокоэнергетическими, или макроэргическими. Присоединение группы с высоким энергетическим потенциалом к молекуле-акцептору повыщает уровень ее свободной энергии, переводя таким образом молекулу в активированную форму, в которой это соединение может участвовать в биосинтетических реакциях. [c.98]

В реакциях первого типа осуществляется перенос высокоэнергетической фосфатной группы от молекулы-донора на АДФ, катализируемый соответствующими киназами. Реакциями такого типа являются реакции субстратного фосфорилирования на пути анаэробного превращения сахаров. У прокариот, имеющих ЦТК, реакция превращения сукцинил-КоА в янтарную кислоту сопровождается запасанием энергии в фосфатной связи ГТФ, который затем отдает фосфатную группу АДФ. Эту реакцию можно рассматривать как реакцию субстратного фосфорилирования второго типа. [c.98]

О молекулах АТФ и других молекулах, которые могут участвовать в реакциях, сопровождающихся выделением значительного количества энергии (свободной энергии), принято говорить как о маеку-лах, богатых энергией (высокоэнергетических, макроэнергетических). Часто удается установить, что особенности строения такой молекулы (химическая связь или две и несколько связей находятся в особой зависимости между собой) являются наиболее важным фактором, определяющим высокое содержание энергии, свойственное данной молекуле. Подобного рода связи называют высокоэнергетическими или связями с высокой энергией. В случае АТФ такими связями являются связи каждых двух атомов фосфора с одним атомом кислорода [c.226]

В первичную или вторичную ассощ ацию ХСА—субстрат могут давать вклад и другие типы взаимодействий, кроме водородной связи такие примеры также приведены в табл. 1. Наведение анизохронности происходит при образовании диастереомерных комплексов с переносом заряда (тгкислота — тг-основание) (примеры 36 и 82). Эффективное связывание хиральных арилалкиламмониевых ионов (включая сопряженные кислоты аминокислот и их производные) различными типами хиральных краун-эфиров (примеры 21, 25, 28, 31, 44 и 45) обусловлено не только образованием водородной связи, но также диполь-дипольным взаимодействием и в некоторых случаях взаимодействием по типу переноса заряда [92—95]. Вандерваальсовы взаимодействия и освобождение высокоэнергетических молекул воды дают вклад при включении липофильных субстратов в циклодекстрины в водной среде (примеры 5 и 16) [96]. Наконец, в некоторых случаях основным может быть образование ионных пар (примеры 15 — 17, [c.206]

Для группы соединений, среди которых наиболее известным является АТФ, было показано, что прн отнесении рассматриваемых изменений энергии к образованию связен вместо энтальпии лучше пользоваться величинами свободной энергии. Получающиеся при этом величины соответствуют свободным энергиям переноса связей. Расчеты основываются на уменьшении свободной энергии, сопровождающем перенос отдельной группы, такой например как фосфатная, на воду в этом случае говорят о свободной энергии гидролиза. Хотя гидролиз АТФ, если его рассматривать изолированно, энергетически расточителен и неясно, реализуется ли он в процессе метаболизма, тем не менее свободная энергия этого процесса используется в качестве стандарта, по которому можно сравнивать АТФ с другими членами группы. Символ используется для обозначения отдельной связи, вокруг которой локализована энергия. Так, молекулу АТФ сокращенно обозначают А—Р—ф ф ф (где А — аденин, а Р—рибоза), для того чтобы подчеркнуть отличие высокоэнергетических пирофосфатных связей от фосфоэфирной связи, соединяющей рибозу с первой фосфатной группой. Перенос концевой фосфатной группы АТФ на воду будет сопровождаться освобождением свободной энергии, примерно вдвое большей, чем при гидролизе обычной фосфоэфирной связи, например в аде-нозинмонофосфате (АМФ). С учетом указанных сокращений эти реакции имеют вид [c.180]

АТФ — универсальный переносчик энергии. Большая часть энергозависимых реакций связана с использованием АТФ — высокоэнергетической молекулы, содержащей две макроэргические связи. Гидролиз 1 М АТФ дает около 32 кДж свободной энергии. Другие соединения с макроэргическими связями — это пирофосфат (РР или ФФн), креатинфосфат, ФЕП, ацил-КоА, ГТФ, ЦТФ и т.д. Запасание энергии может также осуществляться в форме полифосфатов. Еще одна форма запасания энергии — энергизованное состояние мембраны, или трансмембранный потенциал (А Гн+), — может обеспечивать процессы проникновения веществ в клетку, таксисы, обратный транспорт ионов и синтез АТФ. Однако сложные органические вещества не могут синтезироваться за счет Ацн+- [c.107]

В результате глюконеогенеза на синтез одной молекулы глюкозы расходуется шесть высокоэнергетических фосфоангидридных связей. [c.416]

Рис. 2-21. Этапы 5 и 6 гликолиза окисление альдегида до карбоновой кислоты сопряжено с образованием АТР и NADH (см. также рис. 2-20). Этап 5 начинается с образования ковалентной связи между ферментом глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназой и углеродом альдегидной группы глицеральдегид-3-фосфата. Затем углерод (в виде гидрид-иона протона плюс двух электронов) отщепляется от связанной с ферментом альдегидной группы глицеральдегид-3-фосфата и переносится к молекуле-переносчику NAD (см. рис. 2-22). В результате этой окислительной стадии образуется карбонильная группа сахара, соединенная с ферментом высокоэнергетической связью. Затем фосфат-ион из раствора разрывает эту связь, образуя вместо нее высокоэнергетическую сахарофосфатную связь. В двух этих последних реакциях фермент обеспечивает сопряжение энергетически выгодного процесса окисления альдегида с энергетически невыгодным процессом образования высокоэнергетической связи.

Одип осахарид-предшествеппик удерживается в мембране ЭР молекулой специального липида-долихола. Олигосахарид связан с долихолом высокоэнергетической фосфатной связью, обеспечивающей энергию активации для реакции гликозилирования. Прежде чем присоединиться к белку, олигосахарид строится из моносахаридов на этой связанной с мембраной молекуле липида. Вначале сахара активируются [c.52]

При сжигании в калориметре 1 моль глюкозы с образованием СО2 и Н2О выделяется приблизительно 2780 кДж теплоты. Когда окисление глюкозы происходит в тканях, часть высвобождаемой энергии не теряется в форме теплоты, а улавливается в виде высокоэнергетических фосфатных связей. На молекулу глюкозы, окисляющуюся до СО2 и Н2О, образуется примерно 38 высокоэнергетических фосфатных связей. Если принять, что энергия высокоэнергетической связи равна 30,5 кДж, то суммарная энергия, запасаемая в форме АТР, составит 1159 кДж на 1 моль глюкозы (приблизительно 41,7% от энергии сгорания). Большая часть АТР образуется в процессе окислительного фосфорилирования при окислении восстановленных коферментов дыхатель- [c.186]

Рнс. 19.1. Схема гликогенеза и гликогенолиза в печени. На включение одной молекулы глюкозы в состав гликогена расходуются две высокоэнергетические фосфатные связи. 0 сгимуляция — ингибирование. Инсулин понижает уровень сАМР только в том случае, если повьииение уровня сАМР было вызвано глюкагоном или адреналином, т.е. по отношению к последним инсулин выступает как антагонист. [c.190]

В ходе световой фазы фотосинтеза в мембранах тилакоидов хлоропластов энергия света используется для окисления Н2О (с выделением О2), восстановления NADP+ и образования трансмембранного электрохимического потенциала ионов Н+, который трансформируется в энергию высокоэнергетической фосфатной связи АТР (фотофосфорилирование). Молекулы хлорофилла, поглощающие красный и синий свет, выполняют функцию фотосенсибилизаторов. Каротиноиды защищают хлорофилл от разрушения, а также, как и фикобилины у водорослей, служат дополнительными пигментами. В основе световой фазы фотосинтеза лежит механизм Н+-помпы. [c.123]

Последний этап гликолиза — второе субстратное фосфорилирование. 3-Фосфоглицериновая кислота с помощью фосфо-глицератмутазы превращается в 2-фосфоглицериновую кислоту. Далее фермент енолаза катализирует отщепление молекулы воды от 2-фосфоглицериновой кислоты. Эта реакция сопровождается перераспределением энергии в молекуле, в результате чего образуется фосфоенолпируват — соединение, содержащее высокоэнергетическую фосфатную связь. Таким образом, в этом случае высокоэнергетическая фосфатная связь формируется на основе того фосфата, который имелся в самом субстрате. Этот фосфат при участии пируваткиназы передается на ADP и образуется АТР, а енолпируват самопроизвольно переходит в более стабильную форму — пируват — конечный прод кт гликолиза. [c.139]

Цикл трикарбоновых кислот представляет собою конечный общий путь для окисления топливных молекул. Он служит также источником строительных блоков для процессов биосинтеза. Большинство топливных молекул вступают в цикл в виде ацетил-СоА. Окислительное декарбоксилирование пирувата, приводящее к образованию аце-тил-СоА, является связующим звеном между гликолизом и циклом трикарбоновых кислот. Эта реакция и все реакции цикла протекают в митохондриях в отличие от гликолиза, который происходит в цитозоле. Цикл начинается с конденсации оксалоацетата (С4) и ацетил-СоА (С2) с образованием цитрата (С ), который изомеризуется в изоцитрат (С ). Окислительное декарбоксилирование изоцитрата дает а-оксоглута-рат (С5). Вторая молекула СО2 выделяется в следующей реакции, в которой а-оксоглутарат подвергается окислительному декарбоксилированию в сукцинил-СоА (С4). Тиоэфирная связь сукцинил-СоА в присутствии расщепляется с образованием сукцината и одновременным генерированием высокоэнергетической фосфатной связи в форме ОТР или АТР. Сукцинат окисляется в фумарат (С4), который затем гидратируется в малат (С4). Наконец, малат окисляется, приводя к регенерированию оксалоацетата (С4). Таким образом, два атома углерода поступают в цикл в виде ацетил-СоА и два атома углерода покидают цикл в виде СО2 при последовательных реакциях декарбоксилирования, катализируемых [c.67]

Таким образом, одна высокоэнергетическая фосфатная связь расходуется при включении глюкозо-6-фосфата в гликоген. Выход энергии при распаде гликогена чрезвычайно высок. Около 90% остатков подвергаются фосфоролитическому расщеплению с образованием глюкозо-1-фосфа-та, который превращается в глюкозо-б-фосфат без энергетических затрат. Остальные 10% остатков принадлежат ветвям и расщепляются гидролитически. Одна молекула АТР используется для фосфорилирования каждой из этих молекул глюкозы в глюкозо-б-фосфат. Полное окисление глюкозо-б-фосфата дает тридцать семь [c.122]

Нестабильное промежуточное соединение может претерпевать либо перегруппировку с образованием мочевины, либо атаку второй молекулы кислоты и образование ангидрида кислоты. Таким образом, реакция карбодиимида с кислотой представляет собой способ синтеза биологических высокоэнергетических ангидридов кислот. Это дает также потенциальную возможность использовать карбоди-имид для синтеза пептидной связи. Например, ранее уже указывалось, что амины реагируют с ангидридами кислот с образованием пептидной связи. Кроме того, в мягких условиях, при которых карбодиимиды реагируют с карбоновыми кислотами (т. е, комнатная температура), не протекают побочные реакции. Например, [c.83]

Высокоэнергетическая полоса молекулы О2, однако, разрешается на два пика с отношением интенсивностей примерно 2 1, Это расщепление ( 1 эВ) слишком велико, чтобы быть обусловленным разностью энергий 1а - и 1аи-уровней. Оно объясняется тем, что не все валентные электроны О2 спарены по спинам (более подробно это будет объяснено в гл. б), и поэтому в состоянии, возникающем после ионизации, имеется взаимодействие между неспаренными электронами валентной оболочки и неспаренным электроном на 1а 0рбитали. Аналогичная спиновая связь возникает и в молекуле N0, так как она имеет нечетное число валентных электронов (следовательно, спин одного из них не спарен). Отметим, однако, что расщеплена лишь высокоэнергетическая полоса при 410 эВ. Это позволяет предположить, что неспаренный электрон в валентной оболочке молекулы локализован в основном на атоме азота. [c.84]

Бисфосфоглицерат представляет собой высокоэнергетическое соединение (макроэргическая связь условно обозначена знаком тильда ). Механизм действия глицеральдегидфосфатдегидрогеназы сводится к следующему в присутствии неорганического фосфата НАД выступает как акцептор водорода, отщепляющегося от глицеральдегид-З-фосфата. В процессе образования НАДН глицеральдегид-З-фосфат связывается с молекулой фермента за счет 8Н-груип последнего. Образовавшаяся связь богата энергией, но она непрочная и расщепляется иод влиянием неорганического фосфата, ири этом образуется 1,3-бисфосфоглицериновая кислота. [c.331]

ФГА служит донором электронов, которые переходят на НАД" , функционирующий в качестве переносчика электронов от 3-ФГА к пировинофадной кислоте. Образование последней происходит на более поздних этапах гликолитического пути. Итак, альдегидная Фуппа 3-ФГА окисляется до карбоксильной фуппы. Однако вместо свободной карбоновой кислоты образуется смешанный ангидрид фосфорной кислоты и карбоксильной фуппы 3-ФГК— 1,3-ФГК. Реакция окисления 3-ФГА до 1,3-ФГК с помощью НАД-зависи-мой 3-ФГА-дегидрогеназы состоит из нескольких этапов, в результате чего энергия, освобождающаяся при окислении 3-ФГА, запасается в макроэргической фосфатной связи у первого углеродного атома 1,3-ФГК. 1,3-ФГК реагирует далее с АДФ, отдавая высокоэнергетическую фосфатную фуппу, что приводит к синтезу молекулы АТФ. Таким образом, энергия, высвободившаяся при окислении альдегидной фуппы, оказывается запасенной в молекуле АТФ. [c.212]

Смотреть страницы где упоминается термин Высокоэнергетические молекулы и связи: [c.464] [c.961] [c.93] [c.91] [c.423] [c.176] [c.184] [c.50] [c.53] [c.68] [c.110] [c.145] [c.178] [c.134] [c.486] [c.15] [c.13] [c.226] [c.463] [c.459]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология