Pont annyi, amennyit beleteszel.



Loading


Az intermedier anyagcsere – bioenergetika

  1. az energiafajták egymásba átalakíthatóak, összegük a világegyetemben állandó
  2. a világegyetem rendezetlensége (entrópia) fokozódik
  3. az élőlények nyílt, izobár-izoterm rendszert alkotnak, rendezettségüknek fenn kell maradni, ehhez környezetükből vesznek fel energiát.

Energiaforrások:

  • primer – Nap energiája – autotróf élőlények hasznosítják kb 0,02%-át fotoszintézis segítségével
  • kémiai energia – heterotróf élőlények hasznosítják

A felvett energia átalakítandó, raktározandó.

A táplálék makromolekuláinak (glikogén, lipidek, GAG, fehérjék, stb.) lebontása építőkövekre (monoszacharidok, zsírsavak, aminosavak, koleszterol stb.) = EMÉSZTÉS majd további lebontás: KATABOLIZMUS (főként szervetlen anyagok keletkeznek CO2, H2O, urea, urát, NH3 stb.)

Bioszintézis: ANABOLIZMUS = saját makromolekulák felépítése a táplálékból keletkezett építőkövekből.

katabolizmus + anabolizmus = METABOLIZMUS.

A katabolizmus során energia szabadul fel, ebből a felszabadult energiából fedezi a szervezet az anabolizmus, a mozgás, membrántranszport, jelátvitel energiaigényét és felhasználódik a testhőmérséklet fenntartására is.

  • ∆G – szabadenergiaváltozás (rendszer munkavégző képessége állandó hőmérsékleten és nyomáson)
  • ∆G° - szabadenergiaváltozás meghatározott körülmények között (standard körülmények)
  • ∆G’° - standard szabadenergia-változás – meghatározott állapot + meghatározott pH (0,1 MPa, légköri nyomás, 25 C° , pH=7, 1 M)

ha ∆G’° (−) → exergonikus reakció

ha ∆G’° (+) → endergonikus reakció

Spontán / nem spontán reakciók

No1: A + B → C + D ( ΔG < 0 → exergonikus )

Ha a reakció aktiválási energiája alacsony, előre halad.

Ha a reakció aktiválási energiája magas, katalízis szükségeltetik.

No2: E + F → G + H ( ΔG > 0 → endergonikus )

Ha a reakció aktiválási energiája alacsony, hátrafelé halad.

Ha a reakció aktiválási energiája magas, katalizátor jelenlétében hátrafelé halad.

A katalizátor nem változtatja meg az adott reakció irányát!

Enzimek

  1. csökkentik az aktiválási energiát
  2. irányítják a reakciót
  3. fokozzák a reakció sebességét ( karboanhidráz: 107 )

Kapcsolt reakciók

A spontán reakciók szabadenergiaváltozása részben felhasználható és/vagy más energiává alakítható. Az enzim, ami egy spontán reakciót kapcsolni tud egy nem-spontánnal, vagy mindkét reakciót katalizálja egyidejűleg, vagy egyiket sem.

  • közös intermedier az aktív centrumban
  • konformációváltozás az enzimfehérjében a spontán reakció után (pl foszforiláció: P csoport → (-) töltés )
  1. A + B → C + D (ΔG = -50 kJ/mol)
  2. E + F → G + H (ΔG = +30 kJ/mol)

Ha a reakciók aktiválási energiája alacsony, előre (1) illetve hátrafelé (2) haladnak, nincs lehetőség az összekapcsolásukra. Ha a reakciók aktiválási energiája magas (=katalízis szükséges) a két reakciót egy közös enzim katalizálhatja, és mindkettő előrefelé halad.

Ebben az esetben a kapcsolt reakció: A + B + E + F → C + D + G + H (ΔG = -20 kJ/mol)

pl.: szukcinil-KoA szintetáz (citrátkör)

  1. R-KoA + H2O → szukcinát + KoA - spontán
  2. GDP + Pi → GTP + H2O - nem spontán

kapcsolt reakció: R-KoA + GDP + Pi → szukcinát + KoA + GTP (∆G’° = -2,9 kJ/mol) (reverzibilis reakció, de mivel a szukcinát rögtön továbbalakul, egyirányú.)

Kapcsolt reakciók - Csoportátvitel

pl.: piruvát-kináz (glikolízis)

  1. foszfoenol-piruvát + H2O → piruvát + Pi spontán
  2. ADP + Pi → ATP + H2O nem spontán

kapcsolt reakció: foszfoenolpiruvát + ADP –> piruvát + ATP (∆G’°=-31,4kJ/mol) (spontán, irreverzibilis reakció)

Ugyanaz a csoport különböző eredetű lehet és sokféle szubsztrátra vihető át. A csoportátvivők csökkentik a szükséges enzimek számát. A csoportátvivők általában koenzimek.

koenzim átvitt kémiai csoportok prekurzor emlősökben
biotin CO2 biotin (B7)
koenzim A acil csoportok pantoténsav (B5)
5’-Deoxiadenozilkobalamin és metilkobalamin H atomok és alkik csoportok B12 vitamin
FAD elektronok riboflavin (B2)
liponsav elektronok és acil csoportok -
NAD+ hidrid ion: H- nikotinsav (niacin/B3)
piridoxál foszfát amino csoportok piridoxin (B6)
tetrahidrofolát egyszénatomos csoportok folát (B9)
tiamin pirofoszfát aldehidek tiamin (B1)
purin nukleotidok (ATP/GTP) foszforil csoport -

csoportátviteli potenciál (csáp)

Definíció: A hidrolízis negatív szabadenergia változása. (A csoport eltávolításakor felszabaduló szabadenergia.)

-ΔGhidrolízis (kJ/mol)

Jelentése: A csoportátadás tendenciáját mutatja. A magasabb csoportátviteli potenciállal rendelkező molekula a donor, az alacsonyabbal az akceptor. → A csoportátvitel iránya előre jelezhető.

Használata: A csoportátviteli reakció szabadenergia változása kiszámítható a csoportátviteli potenciálok különbségéből.

Az átvivőknek általában magas (de nem a legmagasabb csáp-ja van.)

Foszforilcsoport-átvitel

  • központi szerepet játszik a kapcsolásban
  • az ATP a sejt anyagcseréjének „szabadenergia eurója”

Miért jó átvivő az ATP?

miért jó átvivő az ATP:

  • a poláros P = O kettős kötés a foszfátokat érzékennyé teszi a nukleofil támadás, így a hidrolízis iránt
  • a negatívan töltött (fiziológiás pH-n) foszforil csoportok taszítják egymást
  • az eltávolított foszfátot a rezonancia (delokalizáció) stabilizálja
  • a hidrolízist savi disszociáció követi fiziológiás pH-n

ATP

  • a leggyakoribb foszforilcsoport átvivő a sejtben.
  • két magas csáp-ú savanhidrid kötésének bontása 30,5 kJ/mol (ATP → ADP) vagy 64,6 kJ/mol (ATP → AMP) szabadenergiát szolgáltathat.

Intracelluláris koncentráció: 2-10 mM Teljes mennyiség emberben: ≈ 50 g. Felhasználás: ≈ 50 kg/nap (nyugalomban) ≈ 0.5 kg/min (sport)

energiatöltés: azt jellemzi, hogy a sejt energetikailag milyen állapotban van. 0 és 1 között változhat. 0, ha minden adenin nukleotid AMP a sejtben. 1, ha csak ATP van a sejtben.

ADP -> ATP

a katabolizmus szabadenergia terhére

  • oxidatív foszforiláció
    • az ATP termelését a légzési lánc biztosítja (mitok.)
    • ATP szintézis spontán iontranszporthoz kapcsolt
    • a fő ATP forrás aerob körülmények között
  • szubsztrátszintű foszforiláció
    • minden más ATP termelő reakció a sejtben
    • az ATP szintézis spontán biokémiai reakcióhoz kapcsolt
    • az egyedüli ATP forrás anaerob körülmének között (1+2)
      1. foszfoglicerát kináz (glikolízis)
      2. piruvát kináz (glikolízis)
      3. szukcinil-KoA szintetáz (citrát ciklus)
      4. (kreatin kináz)

ATP -> ADP

  1. bioszintézis (nem spontán anabolikus reakciók)
  2. mozgás (izomösszehúzódás + intracell. mozgások)
  3. transzport
    • primer aktív transzport: pumpák (ATP-ázok) - grádiens létrehozása
    • másodlagosan aktív transzport: primer pumpa által létrehozott grádiens terhére
  4. jelátvitel és szabályozás (receptorok, regulátor fehérjék, transzkripciós faktorok és effektor enzimek foszforilációja. cAMP szintézis ATP-ből (adenilát-cikláz)
  5. egyéb - speciális ATP felhasználó folyamatok

ATP → ADP + Pi (30kJ/mol) ATP → AMP + Pi + Pi (a pirofoszfát is hidrolizál) (68kJ/mol) ATP → AMP + PPi (30kJ/mol)


QR Code
QR Code Az intermedier anyagcsere – bioenergetika (generated for current page)