Биоэнергетика и роль АТФ | Глава 11 – Иллюстрированная биохимия Харпера (31-е издание)

Last Minute Lecture — это студенческий проект, который в настоящее время полностью финансируется студентами, считающими, что образовательные ресурсы должны оставаться бесплатными и доступными. Если Last Minute Lecture помог вам в учебе, пожалуйста, рассмотрите возможность поддержки проекта. ❤️ https://lastminutelecture.com/support/ Все главы теперь доступны бесплатно на нашей новой платформе: https://lastminutelecture.com 📚 Биоэнергетика, часто называемая биохимической термодинамикой, исследует преобразования энергии, происходящие в биологических системах, которые по сути изотермичны и полностью зависят от химической энергии для управления основными жизненными процессами. Всестороннее понимание этой области имеет решающее значение для понимания нормального питания и метаболизма, особенно с учетом того, что энергетический дисбаланс связан с такими серьезными заболеваниями, как маразм и ожирение. Все биохимические реакции подчиняются двум законам термодинамики: первый закон гласит, что полная энергия остается постоянной, хотя она может преобразовываться (например, химическая энергия в механическую или тепловую энергию); Второй закон термодинамики требует, чтобы любой самопроизвольный процесс приводил к увеличению общей энтропии, или беспорядка, системы. Полезная энергия, доступная для совершения работы, определяется как изменение свободной энергии Гиббса (ΔG), или химический потенциал. Реакции называются экзотермическими, если они выделяют свободную энергию (отрицательное ΔG) и протекают самопроизвольно, или эндотермическими, если они требуют получения свободной энергии (положительное ΔG). Поскольку основные эндотермические процессы, такие как синтетические реакции (анаболизм), передача нервных импульсов и мышечные движения, не могут происходить независимо, они обусловлены химической связью с весьма благоприятными экзотермическими процессами, такими как расщепление молекул топлива (катаболизм). Центральным посредником, облегчающим этот перенос энергии по широкому спектру путей, является аденозинтрифосфат (АТФ), который служит «энергетической валютой» клетки. АТФ состоит из аденозина, связанного с тремя фосфатными группами, и обычно функционирует как комплекс магния. Высокое изменение свободной энергии, связанное с гидролизом АТФ, в основном объясняется снятием отталкивающих сил между соседними отрицательно заряженными атомами кислорода и стабилизацией образующихся фосфатных продуктов. Промежуточный потенциал переноса групп АТФ позволяет ему непрерывно перемещать высокоэнергетический фосфат между процессами генерации энергии (такими как окислительное фосфорилирование, гликолиз и цикл лимонной кислоты) и процессами использования энергии в быстром цикле АТФ/АДФ. Для управления кратковременными высокими потребностями ткани, такие как мышцы и мозг, используют фосфагены, например, креатинфосфат, для хранения этого потенциала переноса групп. Кроме того, фермент аденилилкиназа (миокиназа) помогает поддерживать энергетический баланс, преобразуя АТФ и АМФ в АДФ, обеспечивая повторное использование потенциальной энергии АДФ и позволяя АМФ сигнализировать о необходимости усиления катаболической активности при низком уровне запасов АТФ. Когда АТФ выступает в качестве донора фосфата, она позволяет термодинамически невыгодным реакциям, таким как фосфорилирование глюкозы, протекать легко, делая общую сопряженную реакцию крайне экзотермической и необратимой в физиологических условиях. Спасибо, что вы являетесь частью нашей небольшой семьи Last Minute Lecture! ⚠️ Дисклеймер: Эти краткие изложения созданы исключительно в образовательных и развлекательных целях. Они содержат преобразующие комментарии и перефразированные обзоры, чтобы помочь студентам понять ключевые идеи из цитируемых учебников. Last Minute Lecture не связана, не спонсируется и не поддерживается каким-либо издателем или автором учебников. Все названия учебников, имена и изображения обложек — если они показаны — используются в рамках добросовестного использования исключительно для идентификации обсуждаемого произведения. Некоторые части текста и повествования созданы с помощью инструментов с поддержкой ИИ для повышения доступности и согласованности. Несмотря на все усилия по обеспечению точности, данные материалы предназначены для дополнения, а не замены официальных учебных пособий, лекций или профессиональных учебных материалов. Для получения полной и достоверной информации всегда обращайтесь к оригинальному учебнику и методическим указаниям преподавателя.