Пути и механизмы преобразования энергии в живых системах

Материалы по биологии » Кинетика действия ферментов » Пути и механизмы преобразования энергии в живых системах

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:

Перечислите основные компоненты естествознания как системы естественных наук. Дайте их краткую характеристику.
Естествознание — область науки, изучающая совокупность естественных наук, взятая как целое. Естествознание появилось более 3000 лет назад. Тогда не было разделения на физику, биологию, географию. Науками занимались философы. С развитием ...

Классификация болот
Низинные и ключевые Переходные Верховые Зарастающие озера Болота-плавни и болота-лиманы Пойменные (типа низинных) 1. Низинные травяные Болотно-разнотравно-осоковые Мелкоосоково-гипновые Среднеосоково-гипновые Кру ...

Критерии аэробной и анаэробной работоспособности у людей пожилого возраста
В качестве критериев физической работоспособности используется множество показателей. Это и максимальное потребление кислорода, достигнутое при возрастающей интенсивности нагрузки, и величина физической нагрузки, достигнутая при определен ...

Разделы