Главная задача энергетического метаболизма – аккумуляция энергии, полученной в результате окислительно-восстановительных превращений субстратов в такую форму, которая может быть использована для роста клеток и осуществления всех их функций.
Основными формами аккумуляции энергии в клетках являются трансмембранная разность электрохимических потенциалов ионов, а также «макроэргические» химические соединения.
В клетках, как и в неживых системах, самопроизвольно протекают только те химические процессы, которые приводят к уменьшению свободной энергии системы, т.е. той доли общей энергии, которая может быть превращена в работу. Такие реакции называют экзэргоническими. Напротив, если ДОО, то реакция не может протекать самопроизвольно, так как требует притока энергии.
Уравнение Гиббса описывает взаимосвязь между свободной энергией, энтальпией и энтропией.
Кратко рассмотрим основные уравнения химической термодинамики.
где ДН – изменение энтальпии; AS – изменение энтропии.
При реакциях в растворах изменение свободной энергии определяется уравнением:
где R – газовая постоянная; Т – абсолютная температура;
– константа равновесия химической реакции.
При стандартных условиях каждая химическая реакция характеризуется свободной энергией, вычисляемой по формуле:
AG° = -2,303 RT lgK или AG = -1,363 lgKeq ккал/моль-1 при 25C.
При окислительно-восстановительных реакциях изменение свободной энергии определяется уравнением:
где п – количество перенесенных электронов:
F – число Фарадея: заряд одного моля электронов; Е «' – стандартный окислительно-восстановительный потенциал для окислителя и восстановителя, В.
Эти уравнения удобно применять при расчетах. Например, можно подсчитать, сколько энергии выделяется в результате дыхания;
Таким образом, AG = 2 • 23062 кал • моль-1 - В-[0,815 - (-0,32)] В = 52351 кал/моль.
Прочие статьи:
Естествознание как отрасль научного познания.
Естествознание - это раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления.
Предмет естествознания — факты и явления, которые воспринимаются ...
Основные положения понятия «ноосфера»
1. Материя - живая и косная.
2. Время для косной материи идёт медленно, для живой - быстро.
3. Косная материя остаётся неизменной, живая - эволюционирует, изменяется и развивается.
4. Совокупность живых организмов на планете можно расс ...
Биоэкологические особенности. Размножение
Семьи муравьев – многолетнее четко организованное сообщество индивидов, состоящее из половых особей (самцов и самок), а также рабочих муравьев, которые являются недоразвитыми, бесплодными в обычных условиях самками.
Самцы обычно появляют ...