Реакции экзергонические

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]

Рис. 70. График свободной энергии для экзергонической реакции [т. е. реакции, в которой свободная энергия О продукта (или продуктов) меньше свободной энергии исходного вещества (или веществ)].

Живые организмы не могут существовать без энергии, и поэтому в цепи реакций брожения наиболее важное значение имеет реакция, обусловливающая образование АТР. В случае молочнокислого брожения и в большинстве других типов брожения такой реакцией является окисление глицеральдегид-З-фосфата в 3-фосфоглицерат. Окисление альдегида в карбоновую кислоту — реакция сильно экзергоническая, сопряженная с синтезом АТР. Поскольку из каждой молекулы глюкозы образуются две молекулы триозофосфата, при брожении на каждую молекулу израсходованной глюкозы образуются две молекулы АТР. Этого вполне достаточно для поддержания жизни у бактерий, если достаточно количество сбраживаемого сахара. Анаэробное превращение глюкозы в лактат — лишь один из примеров множества различных процессов брожения, которые мы рассмотрим в гл. 9. [c.85]

В этом уравнении суммируются экзергоническая реакция [c.426]

Наибольший интерес представляет активный транспорт, при котором вещество переносится через мембрану против градиента концентрации, т. е. из области с более низкой концентрацией в область с более высокой концентрацией. Этот процесс сопровождается увеличением свободной энергии, которое составляет 5,71 ig j/ii кДж-моль [уравнение (3-25)], где j и —соответственно более высокая и более низкая концентрации Это обстоятельство делает необходимым сопряжение процесса активного транспорта с какой-нибудь самопроизвольно протекающей экзергонической реакцией. Такое сопряжение может осуществляться по меньшей мере двумя путями. При первичном активном транспорте имеет место непосредственное сопряжение с реакцией типа гидролиза АТР и накачиванием растворенного вещества через мембрану, тогда как при вторичном активном транспорте используется энергия электрохимического градиента, возникающего для другого растворенного вещества. Во втором случае одно растворенное вещество накачивается против градиента концентраций, а затем второе переносится через мембрану в результате обмена с первым. Еще одна разновидность активного транспорта известна под названием групповая транслокация [41]. В этом процессе транспортируемое вещество сначала подвергается ковалентной модификации, и образующийся при этом продукт проникает в клетку. [c.358]

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]

Мы встретились здесь с одним из главных механизмов, действие которых обеспечивает осуществление необходимых для жизни органических реакций. Предположим, однако, что в реакции В С К = 0,1 сначала имеются 22 моль В, а С вообще отсутствует. Равновесие, очевидно, установится, когда на 20 моль вещества В появится 2 моль С. Если молекулы С диффундируют через мембрану, непроницаемую для молекул В, то константа равновесия требует, чтобы молекулы В и дальше превращались в С. Эта возможность пространственного разделения реагентов и продуктов раньше не привлекала внимания, но несомненно, что в жизни организмов оно играет большую роль. Однако еще большее значение имеет то, что через посредство какого-нибудь общего химического соединения эндергонические реакции оказываются сопряженными с какой-либо весьма экзергонической реакцией. Одним из таких химических соединений-посредников, играющих огромную роль в процессах органического обмена веществ, является аденозинтрифосфат (АТФ) (см. стр. 95). [c.153]

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]

Однако большинство фотобиологических реакций — это реакции экзергонические, где энергия света, по существу, используется для преодоления активационного барьера химической реакции. [c.35]

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]

Константа образования Кг при гидрофобной ассоциации часто возрастает с ростом температуры, что отличает процесс гидрофобного взаимодействия от большинства реакций ассоциации с участием полярных молекул. Из уравнения = —А0°1Т=—АН°/Т+А8 видно, что для образования прочных ассоциатов необходимо, чтобы либо величина АН° имела достаточно большое отрицательное значение, либо было достаточно большой положительной величиной. Если АН отрицательно, как это имеет место для большинства экзергонических реакций (например, при протонировании ЫНз АН° = —52 кДж-моль ), то Кг будет уменьшаться с повышением температуры. Однако если [c.249]

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]

На первом этапе крупные молекулы (биополимеры) распадаются на основные структурные блоки (мономеры). Деградация молекул происходит преимущественно гидролитическим путем, реакции являются экзергоническими, но освобождающаяся энергия трансформируется преимущественно в тепловую форму, и генерации АТФ при этом не происходит. Первый этап является специфичным для каждого класса соединений, соответственно катализируется специфичными ферментными системами и заверщается образованием мономерных молекул — гексоз, аминокислот, глицерола, жирных кислот. [c.443]

Природа комплекса активированная СО2 — хлорофилл, обозначенного в реакции (6.8) символом Хл.СОг, недостаточно ясна. Активация углекислоты, по-видимому, тесно связана с карбоксилированием у-аминомасляной кислоты, в результате которого образуется глутаминовая кислота. В последующей темновой реакции (6.9) 2/3 кислорода, выделившегося при световой реакции (6.8), и 2/3 одновременно ассимилированного углерода вновь образуют углекислоту. Эта в значительной степени экзергоническая реакция сопряжена с регенерацией комплекса активированная СО2 — хлорофилл (в реакции 6.10). Суммарное уравнение фотосинтеза содержит [c.283]

Экзергоническая реакция. Химическая реакция, сопровождающаяся отрицательным изменением стандартной свободной энергии ( нисходящая реакция). [c.1022]

В реакции (3) глюкоза лод действием АТФ фосфорилирует-ся и превращается в глюкозофосфат ее энергетический уровень повыщается и становится достаточным для прохождения следующей реакции, при которой идет синтез сахарозы. Промежуточный продукт этих двух реакций — глюкозофосфат. Суммарное уравнение показывает, что реакция образования сахарозы при участии АТФ экзергоническая и в присутствии ферментов может протекать самопроизвольно. [c.24]

Реакции, идущие с выделением тепла (АН<0), называются экзотермическими, идущие с поглощением тепла (ДЯ>0),— эндотермическими. По аналогии, процессы, которые идут с выделением свободной энергии (Д0<0), называют экзергонически-ми, а идущие с поглощением свободной энергии (AG>0) —эн-дергоническими. Последние могут протекать лишь в тех случаях, когда они сопряжены в промежуточных стадиях с экзергониче-скими реакциями. [c.27]

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]

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]

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]

Рубен полагает, что богатые энергией фосфаты, необходимые для фосфорилирования комплекса СОд), могут синтезироваться с помощью световой энергии. Для образования кислорода используется не более четырех из восьми или десяти продуктов первичного фотохимического окисления ( ОН или Z). Поэтому Рубен считает, что остальные продукты могут использоваться для экзергонических окислительно-восстановительных реакций (например, прямых или косвенных рекомбинаций с первичными продуктами восстановления Н или НХ), которые сочетаются с синтезом богатых энергией фосфатных эфиров. [c.236]

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]

Превращение АДФ АТФ в живых клетках является уникальным способом сохранения энергии, освобождающейся в экзергонических реакциях [c.577]

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]

АТФ является всеобщим реагентом, который обнаружен во всех организмах и участвует в улавливании энергии экзергонических реакций. Приобретенная им энергия служит для приведения в движение эндергонических реакций живых организмов. [c.153]

Процессы распада и окисления углеводов. Механизмы клетки, которые обеспечивают ей получение энергии для жизненных процессов, неодинаковы для разных типов клеток. Гетеротрофным клеткам необходим постоянный приток готового горючего весьма сложного химического состава. Таким горючим служат для них углеводы, белки и жиры, т. е. по существу отдельные составные части других клеток и тканей. Гетеротрофные клетки получают энергию, окисляя эти вещества в ходе ряда преимущественно экзергонических реакций. Образование АТФ как особой формы подготовленного горючего связано с этими экзергоническими реакциями. [c.159]

На протяжении долгого времени господствовало мнение, что течение химической реакции зависит от знака АН и что только экзотермические реакции могут протекать без доставки энергии извне. В настоящее время мы, однако, знаем, что эта точка зрения неправильна. Направление химической реакции зависит не от знака дЯ, а от знака АР. Только при отрицательном знаке аР реакции могут протекать самопроизвольно. Такого рода реакции называются в настоящее время экзергоническими. Поскольку теплота денатурации дЯ, согласно уравнению (1), равна сумме дF и Та8, мы можем написать [c.159]

К фотобиосинтетическим реакциям обычно относятся такие реакции синтеза биологических соединений, которые включают в себя не только ферментативные, но и ключевую световую стадию. В цепи последовательных биосинтетических реакций, приводящих к образованию в клетке некоторых пигментов и витаминов, именно фотохимические стадии делают невозможным синтез этих веществ в темноте. Как правило, эти реакции экзергонические, и энергия квантов света в основном используется для преодоления энергетического барьера реакции. Запасание энергии света в продуктах реакции или не происходит, или не играет какой-либо самостоятельной биологической роли. Фотохимическая стадия обычно локализуется либо в середине, либо в конце сложной биосинтетической цепи. [c.202]

Активный транспорт реализуется в результате сопряжения диффузионных потоков с экзергоническими реакциями, проходящими в толще мембраны. Перенос вещества пронсходит за счет свободной энергии, выделяемой при химических реакциях. Как правило, это энергия гидролиза АТФ. Указанное сопряжение не тривиально. Как уже говорилось (см. с. 312), коэффициенты сопряжения скалярных и векторных потоков в изотропной системе равны нулю, согласно принципу Кюри. Сопряжение [c.346]

Связывающие белки подошли бы на роль подвижных переносчиков в процессе облегченной диффузии, однако большая часть выделенных белков принадлежит, по-видимому, к системам активного транспорта, и их функция в процессах переноса до сих пор окончательно не установлена. Согласно одному из предположений, связывающий белок обладает сильным сродством к транспортируемому веществу (субстрату) и прочно связывается с ним на наружной поверхности летки. Образовавшийся комплекс белок—субстрат далее диффундирует к внутренней i TopOHe мембраны. Здесь в результате процесса, сопряженного с самопроизвольно протекающей экзергонической реакцией, например с гидролизом АТР, конформация бел1ка меняется таким образом, что его сродство к субстрату уменьшается. В результате транспортируемое вещество переходит в клетку, а связывающий белок диффундирует обратно к наружной поверхности. Там его конформация возвращается к исходной, вероятно, под влиянием химических воздействий. [c.359]

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]

Для реализации биосинтеза и метаболизма необходима энергия, запасаемая в клетках в химической форме, главным образом в экзергонических третьей и второй фосфатной связи АТФ. Соответственно метаболические биоэнергетические процессы имеют своим результатом зарядку аккумулятора — синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Это происходит в процессах дыхания и фотосинтеза. Современные организмы несут память об эволюции, начавшейся около 3,5 10 лет назад. Имеются веские основания считать, что жизнь на Земле возникла в отсутствие свободного кислорода (см. 17.2). Метаболические процессы, протекающие при участии кислорода (прежде всего окислительное фосфорилирование при дыхании), относительно немногочисленны и эволюционно являются более поздними, чем анаэробные процессы. В отсутствие кислорода невозможно полное сгорание (окисление) органических молекул пищевых веществ. Тем не менее, как это показывают свойства ныне существующих анаэробных клеток, и в них необходимая для жизни энергия получается в ходе окислительно-восстановительных процессов. В аэробных системах конечным акцептором (т. е. окислителем) водорода служит Ог, в анаэробных — другие вещества. Окисление без Oj реализуется в двух путях брожения — в гликолизе и в спиртовом брожении. Гликолиз состоит в многостадийном расщеплении гексоз (например, глюкозы) вплоть до двух молекул пирувата (пировиноградной кислоты), содержащих по три атома углерода. На этом, пути две молекулы НАД восстанавливаются до НАД.Н и две молекулы АДФ фосфоршгируются— получаются две молекулы АТФ. Вследствие обратной реакции [c.52]

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]

Эти реакции осуществляются высокоспецифическими ферментами, гидролизующими фосфоэфирную связь. Реакции являются экзергоническими и не требуют затраты энергии. Превращение фруктозо-1,6-дифосфата во фрукто-зо-6-фосфат катализируется ферментом фруктозо-1,6-дифосфатазой [c.274]

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]

Большинство природных соединений, состоящих из углерода, водорода, кислорода и (или) азота, поддается сбраживанию в анаэробных уело-ВИЯХ. Предпосылкой для этого является возможность частичного окисления субстрата в результате внутримолекулярного расщепления, сопровождающегося выделением энергии (экзергоническая реакция). Сбраживаются, например, полисахариды, гексозы, пентозы, тетрозы, многоатомные спирты, органические кислоты (в том числе сахарные кислоты, глюконат, малат, тартрат и т.д.), аминокислоты (за исключением ароматических, лишь условно поддающихся сбраживанию), пурины и пиримидины. [c.302]

Реакция с отрицательной AG представляет собой такую реакцию, в ходе которой освобождается количество энергии, равное по абсолютной величине AG и способное производить химическую работу. Это — экзергоническая реакция. Экзерго-нические реакции могут происходить самопроизвольно. [c.150]

В сопряженных реакциях общий реагент В служит в качестве мостика, по которому энергия экзергонического процесса A i B передается для приведения в движение эндерго-нической реакции B i . Последняя реакция не может идти в сколько-нибудь значительной степени в отсутствие реакции А гВ. [c.153]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология