Biochemia Energetyka reakcji biochemicznych

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Krośnie
Biochemia
Energetyka reakcji biochemicznych
Dr n. biol. Henryk Różański
Laboratorium Biologii Przemysłowej i Eksperymentalnej
Energetyka reakcji biochemicznych
• W organizmie zachodzą reakcje:
- Egzoergiczne – spadek energii swobodnej
(∆G -), mogą przebiegać samorzutnie
(katabolizm).
- Endoergiczne – wymagają dostawy energii
(∆G+), nie mogą odbywać się samorzutnie,
powiązana jest z reakcją egzoergiczną
dostarczającą energii, np. do syntezy.
Energetyka reakcji biochemicznych
http://bio1151b.nicerweb.com/Locked/media/ch08/atp_cycle.html
Związki wysokoenergetyczne
• Organizm nie ma zdolności wykorzystywania
energii cieplnej do podtrzymania funkcji
życiowych.
• Organizm żywy musi korzystać z energii
chemicznej.
• Głównym źródłem dla komórek są
egzoergiczne reakcje utleniania związków
organicznych, pobieranych w pożywieniu.
Związki wysokoenergetyczne
• Wyzwolona energia musi być wychwycona,
skumulowana, a następnie przekazana do
układów i procesów endoergicznych.
• Wyzwalana energia jest magazynowana w
związkach wysokoenergetycznych, które
zawierają 1 lub więcej reszt kwasu
ortofosforowego.
Związki wysokoenergetyczne
• Hydrolityczne odszczepienie reszt
fosforanowych wyzwala ∆G = od -6 do -12
kcal/mol.
• Do zw. wysokoenergetycznych należą:
- Polifosforany (pomarańczowe kropki wskazują
wysokoenergetyczne wiązania), ATP, ADP
http://www.polyphosphate.ethz.ch/
http://www.dairyscience.info/industrial-microbiology/122-polyphosphate-microorganisms.html
ATP = Adenosine Triphosphate
http://biology.clc.uc.edu/courses/bio104/photosyn.htm
http://www.bris.ac.uk/Depts/Chemistry/MOTM/atp/atp1.htm
• 3 elementy chemiczne: cukrowy (ryboza),
nukleozydowa (adenozyna) i fosforanowa.
Związki wysokoenergetyczne
- guanidynofosforany, np. fosfokreatyna,
fosfoarginina
O
HN=C
NH ~ P
O --
Ryc. H. Rozanski
O
--
g u a n id y n o f o s f o r a n y
http://www.vet.uga.edu/vpp/clerk/miller
/fosfokreatyna/
fosfoarginina
http://dbptm.mbc.nctu.edu.tw
Związki wysokoenergetyczne
- Acylofosforany, np. 1,3-difosfoglicerynian
O
O
R
C
O ~ P
O-
Oa c y lo f o s f o r a n y
Ryc. H. Rozanski
- Enolofosforany, np. fosfoenolopirogronian
2-
C = C - O ~ PO
3
e n o lo f o s f o r a n y
Związki wysokoenergetyczne
- tioestry, np. acetylo-Co A
O
- C ~ S - Co A
tio e s tr y
O
CH3 - C ~ S - Co A
a c e ty lo k o e n z y m A
Związki wysokoenergetyczne
• ATP jest bezpośrednim produktem
akumulowania energii i jej
bezpośrednim dawcą w
rozmaitych reakcjach
anabolicznych i katabolicznych.
• Uczestniczy w procesach
fosforylacji substratów (aktywacja
do przemian), np. fosforylacja
glukozy w syntezie glikogenu,
podczas glikolizy ( glukozo-6fosforan, ADP).
http://bioap.wikispaces.com
http://faculty.ccbcmd.edu/biotutorials/energy/atpan.html
ATP
http://cmapspublic3.ihmc.us/rid=1192616191405_218916021_3666/Biologia%20fama&eddy
http://mountzion144.ning.com/profiles/blogs/atp-and-our-transformation
http://bioweb.wku.edu/courses/biol115/wyatt/Nucleic_Acids/ATP.htm
ATP/Fosforylacja
• ATP uczestniczy w aktywacji kwasów
tłuszczowych i aminokwasów.
• Fosforylacja oksydacyjna – tworzenie
makroergicznych wiązań w
cząsteczkach ATP podczas transportu
elektronów w łańcuchu oddechowym.
ATP/Fosforylacja
• Fosforylacja substratowa – przemiana
substratu  odwodorowanie powodujące
podniesienie związku na wyższy poziom
energetyczny i wytworzenie wiązania
makroergicznego z resztą fosforylową.
Reszta ta wraz z energią przenoszona jest
na inne związki, np. ADP  ATP. Podczas
glikolizy mamy 2 reakcje fosforylacji
substratowej, 3 odbywa się w cyklu kw.
cytrynowego.