ЕНЕРГІЇ ГІББСА ГІДРОЛІЗУ АТР

Універсальним переносником енергії для всіх форм життя є «високоенергетичний фосфат». При розпаді харчових молекул неорганічні фосфатні іони перетворюються в фосфо рільним групи молекул - так звані макроергічні фосфатні органічні сполуки. Ці молекули в клітині транспортуються туди, де необхідно здійснити корисну роботу. Така робота здійснюється за рахунок енергії, запасеної в хімічних зв'язках і виділяється при зворотному перетворенні фосфо рільним залишків в неорганічні фосфатні іони.

Внутрішньоклітинні сполуки, що містять фосфорильної залишки, підрозділяються на « низькоенергетичні », при гідролізі яких до неорганічного фосфату Р, (вільної фосфатної групи, які не з'єднаної з органічним компонентом),

АСГ = -12 ...- 9 кДж / моль, і «високоенергетичні» (або макро-

ергічні), де ДС ° гидролитического відщеплення фосфатної групи порядку - 30 кДж / моль.

Поняття високоенергетичний фосфат іноді використовують для опису фосфатного зв'язку, а не з'єднання, що містить її. Головні структурні особливості високоенергетичних фосфатів полягають в тому, що при фізіологічних значеннях pH фосфорна кислота (Н 3 Р0 4 ) знаходиться в основному у вигляді суміші одно- і двозарядних іонів і цього стану відповідає найнижчий рівень вільної енергії фосфату. Це означає, що рівновага для реакції гідролізу фосфоефіров зрушено в бік утворення продуктів гідролізу, причому для діфосфатов (РР,) негативна зміна вільної енергії гідролізу значно більше, ніж для Монофосфат (Р,), оскільки структура пірофосфату дестабілізується за рахунок електростатичного відштовхування двох негативно заряджених фосфорільних груп.

Головними переносниками фосфорільних груп є аде- нозілмонофосфат (АМР), аденозілдіфосфат (ADP) і аденозіл- трифосфат (АТР).

Засвоєння (окислення) їжі пов'язане з перетворенням ADP в АТР. Молекула ADP може приєднувати фосфатну групу (Р,) і утворювати АТР, а в ході пов'язаних реакцій, що протікають з поглинанням енергії, що утворився АТР може розщеплюватися, віддаючи фосфатну групу і знову перетворюючись в ADP.

АТР відіграє велику роль і в процесах регуляції активності ферментів шляхом їх зворотного фосфорилювання. Ряд ферментів, званих протєїнкиназамі, переносять залишок фосфату з АТР на відповідний білок. В результаті цього змінюється конформація білка і, як наслідок, його каталітичні властивості. Фосфорилюванню піддаються гідроксильні групи окремих залишків серину і треоніну в поліпептидного ланцюга ферменту.

Енергія, що вивільняється при розщепленні АТР, крім участі в хімічних реакціях, забезпечує м'язове скорочення, генерацію електричних сигналів, а також перекачування іонів і молекул проти градієнта їх концентрацій.

Для визначення величини AG 0 в сумарній реакції

можна використовувати закон адитивності (аналог закону Гесса) величин AG, 0 ряду послідовних реакцій, з яких складається дана сумарна реакція:

Із закону адитивності слід, що енергія Гіббса сумарною реакції (AG, 0 ) дорівнює сумі AG, 0 послідовних реакцій (11.10 і 11.11):

Значення величини АСД ТР змінюється в залежності від pH, від концентрації іонів Mg 2+ (так як іони Mg 2+ беруть участь в процесах регуляції синтезу АТР), температури. Крім цього в реальних (фізіологічних) умовах живого організму концентрації ATP, ADP і Р, істотно відрізняються від 1 благаючи, прийнятого для розрахунку стандартної вільної енергії (AG 0 ).

При введенні поправок, що враховують фізіологічні умови, зміна вільної енергії (AG) реакції гідролізу АТР в клітці становить приблизно - 52,3 кДж.

Гідроліз деяких фосфорильованих сполук, зокрема двох проміжних продуктів гліколізу - фосфоенолпі- рувата і 1,3-дифосфоглицерата, характеризується більш негативним значенням AG 0 , ніж реакція гідролізу АТР.

У клітці не відбувається прямого перенесення фосфатних груп від будь-якого високоенергетичного з'єднання (наприклад, 1,3-дифосфоглицерата) до низькоенергетичних акцептору фосфату (наприклад, гліцерину). Практично всі реакції перенесення фосфатних груп в клітці протікають за участю системи АТР - ADP.

Високоенергетичні фосфорильовані сполуки, які відіграють роль «акумуляторів» енергії, часто називають фосфаге- нами. Один з найбільш важливих фосфагенов - креатинфосфат - являє собою похідне гуанидина, в молекулі якого атоми фосфору безпосередньо пов'язані з азотом:

Креатинфосфат утворюється з креатину (метілгуанідоуксус- ної кислоти) в результаті перенесення фосфатної групи від АТР, катілізіруемого креатинфосфокінази. Реакція оборотна, і рівновагу зміщений в бік утворення АТР:

креатинфосфат + ADP - креатин + АТР, ДС ° = -12,6 кДж / моль.

Таким чином, креатинфосфат, який грає роль джерела фосфатних груп, утворюється шляхом перенесення цих груп від АТР до креатину. Єдиним шляхом дефосфорилирования креатін- фосфату є зворотна реакція.

Креатинфосфат грає важливу роль в акумулюванні енергії для скелетних м'язів, він також міститься в гладких м'язах і в нервових клітинах. Невеликі його кількості присутні в нирках і печінці.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >