Энергетический обмен Эндергонические и экзергонические реакции в живой клетке

Биоэнергетика — раздел биохимии, который изучает биохимические механизмы, приводящие к генерации различных форм биологической энергии. Каждое орга­ническое соединение обладает определённым запасом внутренней энергии (Е). Часть этой внутренней энергии молекулы может быть использована для соверше­ния полезной работы. Эту энергию называют свободной энергией (G) молекулы. Она представляет собой энергию валентных электронов, участвующих в образо­вании химических связей.

Источники энергии для организма - это химические ре­акции, в которых молекулы, содержащие атомы углерода в восстановленном со­стоянии, подвергаются окислению. При этом специальные дыхательные перенос­чики (молекулы НАД¹" и ФАД) присоединяют протоны и электроны (восстанавли­ваются) и в таком виде транспортируют атомы водорода к дыхательной цепи. Эндергонические реакции - это химические реакции, требующие притока энергии для их осуществления. В этих реакциях изменение свободной энергии AG поло­жительная величина.

Экзергонические реакции - это реакции, в которых энергия выделяется, т.е. они идут с выделением энергии. В таких реакциях изменение свободной энергии AG - отрицательная величина.

Внутриклеточные химические реакции могут быть представлены в виде:

1. Катаболических (экзергонических) реакций;

2. Анаболических (эндергонических) реакций.

Пример сопряжённых реакций:

Реакция фосфорилирования глюкозы свободным фосфатом с образованием глюкозо-6-фосфата является эндергонической:

Самопроизвольно такая реакция осуществиться не может. Её течение требует притока энергии. Для течения этой реакции в сторону образования глюкозо-6-фосфат необходимо её сопряжение с другой реакцией, в которой энергия выделя­ется. Причем выделение энергии заведомо больше, чем требуется для фосфорили­рования глюкозы. Такой реакцией является реакция гидролиза АТФ.

При сопряжении процессов (1) и (2) в реакции, катализируемой гексокиназой, фосфорилирование глюкозы легко протекает в физиологических условиях; равно­весие реакции сильно сдвинуто вправо и она практически необратима:

В живых системах в отношении направления химических реакций и биологиче­ских процессов действует принцип: эндергонические реакции текут за счет энер­гии освобождающейся в экзергонических реакциях.

Анаболические (биосинтетические) процессы, требующие притока энергии, текут за счет энергии катаболических процессов (процессов распада молекул).