Реакции эндергонические

Сопряжение химических реакций в открытой системе делает возможным протекание эндергонических реакций, запрещенных в замкнутых системах, так как при этих реакциях возрастает свободная энергия. Мы уже встречались с такого рода процессами — в частности, при образовании белковых цепей. Образование каждой пептидной связи происходит с выделением одной молекулы воды. Так как в клетке вода содержится в избытке, должна превалировать обратная реакция гидролиза пептидных связей. Но, как мы видели, поликонденсация сопряжена с экзергонической реакцией расщепления АТФ (см. гл. 8), и функция диссипации в целом положительна. Сопряжение эндергонических процессов с гидролизом АТФ имеет общее значение в биологии. Посредством сопряжения реализуется универсальная роль АТФ как донора свободной энергии, необходимой для протекания эндергонических процессов. Если бы клетки и организмы были изолированными системами, АТФ не могла бы играть этой роли. [c.316]

Настоящий раздел практикума посвящен экспериментальным приемам, использующимся при изучении биоэнергетических механизмов тканей животных. Употребление понятия биоэнергетика применительно к данному разделу требует некоторых пояснений. Любую ферментативную реакцию можно характеризовать как с точки зрения химического механизма и скорости ее протекания, так и с позиций энергетики — установление констант равновесия отдельных стадий или суммарного процесса, непосредственно связанных с термодинамическими понятиями и величинами. Тем не менее, говоря о биоэнергетике, обычно подразумевают реакции, приводящие к эндергоническому образованию АТФ из АДФ и неорганического фосфата. К таким реакциям относятся дыхательное фосфорилирование, фотофосфорилирование и реакции субстратного фосфорилирования АДФ, связанные с гликолизом и протеканием цикла трикарбоновых кислот. В силу традиции исследования в области биоэнергетики на кафедре биохимии МГУ ограничены тканями животного происхождения. С количественной же точки зрения реакции дыхательного фосфорилирования заведомо превалируют над гликолизом и субстратным фосфорилированием в цикле трикарбоновых кислот. Таким образом, настоящий раздел практикума фактически посвящен описанию экспериментальных подходов к изучению метаболизма митохондрий — внутриклеточных органелл, ответственных за дыхательное фосфорилирование. [c.403]

Таким образом, обмен веществ тесно связан с обменом энергии. Реакции катаболизма, сопровождающиеся уменьщением свободной энергии (—АО), являются донорами не только структурных предшественников, но и обеспечивают энергетически процессы анаболизма (+Аб). Напомним, что если АС отрицательно, то реакция протекает самопроизвольно и сопровождается уменьшением свободной энергии. Такие реакции называются экзергоническими, к ним относятся, как правило, катаболические превращения. Если же значение АО положительно, то реакции будут протекать только при поступлении свободной энергии извне и называться эндергоническими (анаболические процессы). При АО, равном нулю, система находится в равновесии. [c.190]

Аминокислоты фигурируют в клетке в свободном виде. Их прямая поликонденсация является эндергоническим процессом — она сопровождается увеличением свободной энергии примерно на 12 кДж/моль при образовании пептидной связи. В клетке поликонденсация аминокислот сопряжена с экзергонической реакцией дефосфорилирования АТФ (см. с. 40). Аминокислота вступает в реакцию биосинтеза в активированной форме [c.263]

В клетках живых организмов эндергонические реакции, связанные с затратой энергии, идут за счет химической энергии, освобождаемой при экзергоническом расщеплении молекул углеводов, жиров, белков и других веществ. Основные ироцес-сы требующие затрат энергии, — биосинтез более сложных молекул из более простых, выполнение механической работы (например, при сокращении мышцы), накопление веществ или их активный перенос против градиента химического потенциала , для растительных организмов главные реакции, протекающие с затратой энергии, — синтетические процессы. Экзергоническне и эндергонические процессы в клетках тесно взаимосвязаны, и-в большинстве случаев усиление синтетических реакций требует усиления процессов распада веществ, при которых выделяется энергия, необходимая для синтеза веществ. [c.18]

Эндергоническая реакция. Химическая реакция, сопровождающаяся положительным [c.1022]

При полном окислении одной грамм-молекулы гексозы уменьшение свободной энергии равно 2872 кДж. Около 36% этой энергии аккумулируется в пирофосфатных (макроэргических) связях АТФ и расходуется для осуществления разнообразных эндергонических реакции синтеза. Часть энергии затрачивается на выполнение механической работы в клетке. Остальная энергия рассеивается в окружающей среде в виде тепла. [c.42]

Е. Реакции множественного замещения и сопряжение реакций расщепления АТР с эндергоническими процессами [c.132]

В этом случае величина АО так же невелика, как и при гидролизе обыкновенных фосфорных эфиров, например фосфо-глицерина, где А(5 составляет —2,2 ккал моль. Когда АТФ взаимодействует с другими молекулами организма, он отдает свой фосфат (Р) и вместе с тем свободную энергию, и таким образом обеспечивается эндергоническая (особо эндотермическая) реакция за счет сопряжения с экзергонической (особо экзотермической) реакцией. Богатый энергией фосфат может быть перенесен также на гуанидиновые основания, такие, как креатин, причем образуются фосфорные соединения,- [c.467]

Перенос электронов по дыхательной цепи митохондрий приводит к аккумуляции энергии окислительно-восстановительных реакций в виде АТФ. Протекание эндергонической реакции синтеза АТФ из АДФ и Ф ( 10 ккал/мол) возможно за счет экзергонической реакции окисления НАДН или сукцината кислородом. Механизмом, обеспечивающим сопряжение этих двух реакций, является АТФ-синтетазный комплекс, способный в определенных условиях катализировать гидролитический распад АТФ. Последняя реакция (АТФазная активность) служит удобным объектом для изучения механизма окислительного фосфорилирования. Схема, иллюстрирующая процесс образования и распада АТФ в митохондриях, приведена на рис. 60. [c.471]

Прямая реакция является эндергонической и не может идти самопроизвольно для ее осуществления необходимо, чтобы она сопрягалась с экзергонической реакцией, сопровождающейся выделением большого количества свободной энергии, а именно [c.27]

Этот пример сопряжения типичен для многих биологических реакций, в которых экзергонический характер одной из реакций обеспечивает протекание до конца другой, эндергонической, реакции. При этом, однако, суммарный процесс идет с достаточной скоростью только под действием ферментов, хотя термодинамически он вполне допустим. [c.28]

Измеряемую в эксперименте константу Кт, выраженную через концентрации, можно найти путем сочетания экзергонической реакции гидролиза с какой-либо эндергонической реакцией, константа которой известна. Например, при взаимодействии глутамата и иона аммония с образованием глутамина и [c.35]

Свободная энергия (АС) — это та часть энергии, которая может быть превращена в работу. При протекании химических реакций в живом организме самопроизвольно идут те процессы, в которых изменение свободной энергии будет отрицательным (—ДС). Такие процессы называются экзергоническими. Процессы, для которых ЛО является величиной положительной, называются эндер-гоническими. Эти процессы не могут происходить самопроизвольно. При протекании эндергонических процессов необходим приток энергии извне. [c.92]

Повышение интенсивности фотосинтеза под влиянием фосфорных удобрений тоже может быть вызвано прямым и косвенным действием. Прямое определяется тем, что остатки фосфорной кислоты входят в состав акцептора СОа и промежуточных продуктов фотосинтеза. Кроме того, с помощью световой энергии из неорганического фосфата и АДФ синтезируется аденозинтрифосфат (АТФ), участвующий в реакциях восстановления углекислого газа и в осуществлении других эндергонических процессов (т. е. не осуществляющихся самопроизвольно) в хлоропластах. Косвенное заключается в том, что фосфаты входят в состав фосфатидов и фосфопротеидов, [c.126]

Вышеразобранные реакции карбоксилирования - фиксат ии Og -являются обращенными реакциями декарбо гсилирования кетокислот, которые протекают в организмах с выделением энергии. Это реакции эндергонические и для их осуществления необходиий подвод [c.237]

Реакции, идущие с поглощением свободной энергии, называются эндергони-ческими, с выделением энергии - экзергоническими. Эндергонические реакции требуют поступления энергии от внешнего источника. Живые организмы не могут использовать для этой цели подводимую извне тепловую энергию, как при реакциях химического синтеза. Однако, у них есть возможность использовать энергию одновременно протекающих экзергонических реакций, в которых участвуют так называемые высокоэнергетические (макроэргнческие) соединения. Эти соединения содержат связи, при расщеплении которых, например в результате гидролиза, выделяется значительное количество энергии. [c.326]

Окисление — процесс экзергонический и в обычных условиях протекает в сторону завершения. Фосфорилирование —эндергоническая реакция— и в таких условиях практически идти не может. В суммарной же ферментативной реакции эндергонический процесс сопряжен с экзергоническим, и энергия, выделяемая при окислении, запасается 1,3-дифос-фоглицератом в форме химической энергии. Далее происходит перенос фосфатной группы с 1,3-дифосфоглицерата на АДФ [c.420]

К числу наиболее хорощо охарактеризованных эндергонических реакций митохондрий относятся наряду с окислительным фосфорилированием АДФ восстановление НАД+ сукцинатом, трансгидрогеназная реакция и перенос ионов Са + против концентрационного градиента. Изучение кинетических взаимоотнощений таких реакций при их одновременном протекании важно не только для понимания механизмов регуляции метаболизма митохондрий в целом, но и для выяснения механизмов, лежащих в основе любого из путей трансформации энергии в митохондриях. [c.469]

При одновременном добавлении АДФ и Са + в аэробную суспензию энергизованных митохондрий окислительное фосфорилирование не происходит до тех пор, пока весь добавленный Са + не поглотится внутрь митохондрий. Это свидетельствует об отсутствии простой конкуренции между процессами и не может быть удовлетворительно объяснено различиями кинетических параметров исследуемых эндергонических реакций. Ясное понимание таких взаимоотнощений может быть получено при анализе энергетического состояния митохондрий (величины трансмембранного потенциала) при их взаимодействии с АДФ и ионами Са +. [c.469]

В работе предлагается сравнить действие разобщителей на процессы окислительного фосфорилирования и активного транспорта Са + в митохондриях печени крысы. Так как протекание обеих эндергонических реакций сопряжено с поглощением (синтез АТФ) или освобождением (транспорт Са +) стехпометрических количеств ионов Н+, следует воспользоваться установкой для непрерывной регистрации pH стеклянным Н+-чувствительньш электродом (с. 474). Изменения трансмембранного потенциала прослеживают по распределению К+ (в присутствии валиномицина в бескалиевой среде — с. 442) с помощью К+-чувствительного электрода или по абсорбции проникающих синтетических катионов (например, сафранин, оксанол и др.) с помощью двухволновой спектрофотометрии. [c.469]

Аденозинтрифосфат. Сложное соединение, встречающееся в клетках живого организма, которое наряду с выполнением прочих функций переносит фосфатные группы ( фосфорилирование ). Сокращенное название — АТФ. В живых системах экзергониче-скнй гидролиз АТФ нередко сопряжен со второй эндергонической реакцие . Энергпя, которая освобождается при гидролизе АТФ, запускает эндергонический процесс. Вот почему АТФ относят к макроэргическим соединениям, которые запасают химическую энергию, необходимую для протекания многих биологических процессов. [c.194]

Можно легко показать, что для любого самопроизвольного (необратимого) процесса AG отрицательно. Такие процессы называются экзер-гоническими. Если же AG положительно, то реакция сама не пойдет такие реакции называются эндергоническими. Понижение свободной энергии (— АС) —это мера максимального количества работы, которую можно совершить с помощью данной реакции, если, конечно, реакция как-то сопряжена с системой, способной в ходе обратимого процесса совершать работу. Эта работа может быть электрической, мышечной или осмотической, совершаемой за счет реакций, протекающих в биологических системах. В любой реальной системе совершаемая работа [c.207]

Для осуществления многих ферментативных реакций, в том числе для большинства реакций, обеспечивающих сопряжение биосинтеза с расщеплением АТР, требуется сочетание двух типов реакции замещения замещение у атома фосфора с последующим замещением у атома углерода. Однако для того, чтобы потенциал переноса групп молекулы АТР мог быть ислользован для протекания эндергонического метаболического процесса, должен существовать механизм сопряжения. В противном случае гидролиз АТР в клетке будет приводить просто к выделению тепла. Существенной частью механизма сопряжения обычно является нуклеофильное замещение у атома фосфора с последующим замещением у атома углерода. [c.132]

Присутствие гидразина блокирует окисление гидроксиламина (ЫНгОН) и приводит к накоплению этого промежуточного соединения [уравнение (10-26)]. Окисление иона аммония молекулой Ог в гидр-оксиламин является эндергоническим процессом с ДО (pH 7) = = 16 кДж-моль и не может обеспечивать клетку энергией. С другой стороны, окисление гидроксиламина в нитрат за счет Ог является высоко экзергонической реакцией с АО (pH 7)=—228 кДж-моль . Соответствующие электродные потенциалы для двух- и четырехэлектронных стадий окисления указаны в уравнении (10-26). Как можно видеть, на второй стадии в цепь переноса электронов поставляются четыре электрона примерно с потенциалом флавопротеида. На каждые два электрона должны синтезироваться две молекулы АТР, так что полная реакция даст четыре молекулы АТР. [c.427]

Окислительным фосфорилированием называют сопряжение двух клеточных процессов экзергонической реакции окисления восстановленных молекул (НАДН Н" или ФАДН2) и эндергонической реакции фосфорилирования АДФ и образования АТФ. Впервые представление о сопряжении между аэробным дыханием и фосфорилированием АДФ было высказано в 30-х гг. XX столетия В. А. Энгельгардтом. Несколько позже, в 1940 г., В. А. Белицер и Е. Т. Цыбакова показали, что синтез АТФ из АДФ и Н3РО4 происходит в митохондриях при транспорте электронов от субстрата к кислороду через цепь дыхательных ферментов. Большой вклад в развитие концепции и механизма окислительного фосфорилирования внесли А. Ленинджер, П. Митчелл, С. Е. Северин, В. П. Скулачев, П. Бойер, Д. Е. Аткинсон и др. [c.200]

Превращение фруктозо-1,6-бисфосфата во фруктозо-6-фосфат. Фосфоенолпируват, образовавшийся из пирувата, в результате ряда обратимых реакций гликолиза превращается во фруктозо-1,6-бисфосфат. Далее следует фосфофруктокиназная реакция, которая необратима. Глюконеогенез идет в обход этой эндергонической реакции. Превращение фруктозо-1,6-бис-фосфата во фруктозо-6-фосфат катализируется специфической фосфатазой [c.340]

Синтетические процессы в клетках — синтез белков, нуклеиновых кислот, пуринов, пиримидинов, липидов, сахаров и др. представляют собой, как правило, эндергонические процессы, т.е. процессы, требующие затраты свободной энергии. Биосинтез осуществляется в открытой термодинамической системе— клетке в результате сопряжения с экзергоническими процессами гидролиза АТФ и окисления НАД-Н, НАДФ-Н и ферредоксина, в ходе которых освобождается энергия. Б конечном счете восстановленные коферменты также возникают за счет АТФ — наиболее универсального аккумулятора энергии (глюкоза фосфорилируется АТФ). Основные биосинтетические реакции идут с участием ферментов киназ или синтетаз. [c.108]

Биосинтез олиго- и полисахаридов относится к эндергоническим реакциям и для замыкания одной гликозидной связи требуется около 20 кДж энергии, а для сахарозы — даже около 30 кДж. Поэтому, как и в животных тканях, в реакцию синтеза вступают не свободные моносахариды, а их производные фосфорные эфиры сахаров, обладающие достаточно высокой свободной энергией эфирной связи ( 15—20 кДж/моль). Донорами гликозильных остатков для синтеза полисахаридов являются нуклеозиддифосфаты УДФ-глюкоза, АДФ-глюкоза, ГДФ-глюкоза и др. Свободная энергия связи между глико-зил ьными остатками и нуклеозидцифосфатами относительно высокая ( 30 кДж/моль), и, следовательно, реакции синтеза полисахаридов носят характер замещения, переноса, а не присоединения молекул. [c.220]

Одна из функций АТФ, таким образом, заключается в переносе фосфатных групп (фосфорилирование). В живых системах экзергонический гидролиз АТФ нередко сопряжен со второй эндергонической реакцией. Энергия, которая высвобождается при гидролизе АТФ, запускает эндер-гонический процесс. [c.501]

Первый этап окисления является эндергонической реакцией, которую катализирует монооксигеназа. Атом кислорода в NH2OH доставляется молекулярным кислородом. Второй этап идет при участии гидроксила-мин-оксидоредуктазы. При окислении нитрита электроны переносятся на цитохром а . Только стадии окисления гидроксиламина в нитрит и нитрита в нитрат являются энергетически полезными. [c.350]

Биологическое окисление служит главным источником энергии, необходимой для осуществления множества эндергонических биологических процессов. Свободная энергия, получающаяся при переносе пары электронов от субстрата к молекуле кислорода или к другому конечному акцептору электронов, превращается в результате ряда еще не вполне выясненных реакций (см. гл. XV) в химическую энергию макроэргического (богатого энергией) промежуточного продукта — аденозинтрифосфата (АТФ). Свободная энергия, выделяющаяся при полном гидролизе нирофосфатных связей АТФ, используется затем в какой-либо сопряи енной энергетически невыгодной ферментативной реакции (см. гл. II), благодаря чему эта реакция и может быть доведена до конца. Липман первым указал на фундаментальную роль гидролиза АТФ как двил ущей силы биохимических процессов. Эти процессы включают мышечное сокращение, фотосинтез, биолюминесценцию, разряд электрических органов, а также биосинтез белков, нуклеиновых кислот, сложных углеводов, липидов и т. д. [c.208]

Хотя клетки используют освобождающуюся в процессе катаболизма энергию в сопряженных эндергонических процессах синтеза анаболизм), а также запасают ее в синтезированных продуктах, все же какая-то часть энергии непрерывно рассеивается в виде тепла вследствие неидеального сопряжения между биохимическими реакциями, при переходе химргаеской энергии в другие формы энергии (например, в механическую или электрическую) и т. д. В результате энтропия биосферы возрастает. Это — следствие второго закона термодинамики для любой замкнутой системы. Таким образом, жизнь на Земле неизбежно должна была бы прекратиться, не будь непрерывного притока лучистой энергии извне и фотосинтеза, который использует эту энергию. [c.314]

Производство АТФ — отнюдь не единственный процесс, непосредственно зависящий от переноса электронов в митохондриях. Большинство процессов, протекающих с потреблением энергии и происходящих в этих частицах, может быть осуществлено за счет энергии АТФ, добавленного в среду, за счет АТФ, образующегося в результате дыхания, или же за счет энергии самих реакций сопряжения. Эти процессы прямого сопряжения подавляются ингибиторами дыхания и ДНФ, но практически нечувствительны к олигомицину и атрактилозиду (иногда эти последние оказывают даже стимулирующее действие). Известен целый ряд эндергонических (идущих с потреблением энергии) реакций, которые могут протекать непосредственно за счет реакционноспособных промежуточных продуктов, образующихся [c.398]

По-видимому, следует говорить не о реакции или даже процессе фотосинтеза, а о фотосинтетической функции растений, подчеркивая этим сложность и многообразие процессов, которые могут осуществляться с помощью энергии света, поглощенного пигментами фотосинтетиче-ского аппарата. В общем виде фотосинтетическая функция — это совокупность процессов поглощения, превращения и использования в различных эндергонических реакциях энергии световых квантов. [c.3]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология