Енергийна свързване като движеща механизъм на живота

Високата степен на подреденост на живия биологична система, и следователно по-ниско ниво на ентропия, е създадена от една и съща система в един добре функциониращ метаболизъм с околната среда - обмяната на веществата (в милиони години еволюция на живото самия него и организирана система по начин, който термодинамиката наречени самоорганизация). Метаболизъм в живите организми от енергията, освободена в реакциите на биологичното окисляване. Окислява химични съединения (храни - въглехидрати, и т.н.), влизат в системата от външната среда (често принудени). Общи термодинамични заключение биоокисление реакции от живите организми се използват като средство за намаляване на своя "собствен" ентропия (в системата) чрез увеличаване на "чужди" (отвън). За практическото прилагане на този инструмент в еволюцията на живите организми измислени (и "генетично" патентована) уникален начин -energy чифт биохимични реакции. А математически метод за свързване са реакции С- # 916; G + реакции с # 916; G при такова състояние chtobyl- # 916; Gl> л + # 916; Gl. а именно: първата - отрицателната разлика трябва да бъде по-голяма от втората - положителен. Това означава, че реакция на негативен безплатно смяната на енергия трябва да се извършва в химическа "ангажираност" с реакциите на положителен безплатно смяната на енергия. Фиг. 3.

Фиг. 3. Мощност спрежение.

Поставяне на реакция с голям отрицателен свободен промяна енергия - # 916; G (окислителната реакция, например) към реакцията срещащи с положителен свободен промяна енергия + # 916; G (за реакцията на синтез) биологичната система претърпява химическо операция и синтезира първото междинно съединение (няколко движимото и "живот кратко") съединение (прави "мрежа"). Химични връзки на това съединение е забавено от време, част от свободната енергия освобождава по време на реакцията, предотвратяване на неговото разсейване - превръща в топлина. И от междинно съединение се синтезира лабилна (т.е., мобилен) и сравнително стабилен (и по този начин "дълъг живот"), добре управлявана (ензими) "посредник" АТР - аденозин трифосфат .Той се натрупва свободна енергия "части" в химическите връзки на фосфатни остатъци kislotyH3 РО4. те се наричат ​​с висока енергия. Синтеза на АТФ като "посредник" е оправдано: жив биологична система не може да бъде директно, без промяна, относно използването на енергия химикали за извършване на полезна работа.

Първите "патенти" до "macroergs" (богати на енергия съединения) може би трябва да дават микроби. ATP - един от ключовите изобретения на химическата еволюция. Това не е високо молекулно съединение е уникален и има редица ценни качества. С течение на милиарди години, еволюцията е избран редица съединения - "помощници", но не намери еквивалент замяната на ATP (и вече не търсите - защо да губите времето си, не е изключено, че "нашата" ATP се използва в други живи светове?).

"ATP - универсалната превозвач на батерията и енергията в живите организми."

Това кратко и точно определяне privodyatuchebniki биохимия. Специфична енергия и уникални универсални функции в живите организми ATP извършва благодарение на своите "клиенти качества" - химични свойства. Това е лесно разтворими и лесно претърпява хидролиза (при използване на ензими в точното време и място) могат да бъдат натрупани (в относително висока концентрация) в клетките, при запазване на свободната енергия.

Специфичната енергия на АТФ функциите, които изпълнява във всеки жив организъм на Земята - "посредничество" в операциите на енергия в клетката. На метаболитен процес, от една страна (отсам анаболизъм) по време на неговото формиране (синтез на AMP и Н2 РО4 - или ADP iHPO4 -2) АТР енергийни фосфатни връзки натрупва свободна енергия. освободен в хода на реакциите на биоокисление. От друга страна, същата страна метаболизъм (катаболизъм), АТР в първоначалното си разлагане освобождава ADP (или AMP) и прехвърля фосфатен остатък НРО 4 -2 (iliH2 РО4 -) заедно с "локално" натрупани върху него "част" свободна енергия консумацията на енергия в реакцията е биологичен синтез.

ATP + Н 2О ↔ ADP Fneorg + 30 кДж / мол

ADP + AMP ↔ Н 2О + Fneorg 30 кДж / мол

Мобилност и възможността за конвертиране на свободната енергия на АТФ химични връзки в електрическия потенциал # 916, # 956; Н + (на митохондриалните мембрани) позволява съединението да изпълнява уникална функция - "преобразуване" - превръщане на една форма на енергия в друг, при което ekvivalentnoe.ATF - уникален подвижна клетъчна "топлообменник" свободна енергия. Този имот е позволил еволюция да се измисли "механика" на живите системи, които се основава -Muscular намаление (преместване на молекулярно - микро- и движението на макро-равнище).

Използвайте потенциална разлика # 916; # 956; Н + за практически цели още научат на бактерии: те се преместват чрез завъртане камшичета (или фибрили като Pallidum Treponema - сифилис). Но развитието на изобретението (и съответните "генетичен патентоване") мускулни влакна, при който химическите връзки на АТР енергия в потенциална разлика # 916; # 956; H + и след това в механична работа, предвидени живите организми - макросистеми огромни възможности за пътуване с висока скорост в космически полет, плуване, скокове, бягане и всички възможни спортове.

"Най-цикличен живот" АТФ или Prologue теми 3.

В живите биологични системи ATP "работи" на микро ниво, в желаната област от макро система тя може лесно да се прехвърлят, например, на притока на кръв. Полезно творчество, осигуряване на енергия синтез на нови съединения, АТР извършва чрез разпад. Тя дава желания биохимична реакция на неговата свободна енергия заедно с останалата част на фосфорна киселина, и се превръща в ADP, съединение енергично бедни (от не се жертва в името на живота!). ADP може също да се получи остатък, фосфорна киселина, но "по-малко вероятно." Намаляването на концентрацията на АТР в "автоматично" клетка поток инхибира енергично скъпи процеси .. Синтез вещества и тяхното транспортиране, йонен транспорт, и т.н. клетката поддържа това хомеостазата чрез регулиране на биохимични процеси и състав на вътрешната среда. "Работа" концентрация на АТР в клетка се поддържа от нейното възстановяване - ресинтез на продукти на разпадане (ADP, AMP и неорганичен фосфат) или ресинтез. По този начин, винаги "роден" в цитоплазмата на клетката молекулите на ATP, "на живо", "жертва" себе си и за пореден път "повдигнат". Процес за непрекъснато възстановяване на АТР от неговите продукти от разпада на nazyvaetsyaresintezom ATP.

За да отговори на нуждите на единични клетки са фиксирани толкова проста възстановяване е достатъчно, но независимо движение в пространството macroobject изисква голям (макро) на енергийните разходи. Мускулна работа изисква постоянно "презареждане" на енергията на ATP и неговата доставка в клетката е ограничен (не "каучук" на клетката). С цел да се увеличи броят на съкращения и по този начин по време на непрекъсната работа на еволюцията дневната мускул "измислени" допълнителната енергия акумулатор - фосфокреатин. Това macroergic soedinenieobrazuetsya чрез фосфорилиране на креатин, т.е. присъединяване фосфатен остатък на АТР се разцепва. Креатин фосфат "да" (като се използва СРК - ензим) прехвърли фосфатна група на ADP, който се превръща - resinteziruetsya АТР. Като натрупан запас от фосфокреатин в symplasts може да осигури ресинтез на АТФ и по този начин се разшири непрекъсната работа на мускула за известно време (на който ще позволи на запасите).

ADP + креатин фосфат ATP + креатин →→→

Доставка на креатин фосфат (! Не яде креатин монохидрат) е източник на енергия на мускулите - енергийната си капацитет (или индекс "спорт" мощност).

Механохимична преобразуване на енергията в мускулите.

Извършване незабавно механична работа в мускулите е възможно само чрез посредничеството на протеини - структурната рамка на тялото. АТР молекула се свързва с конкретен комплекс с миозин - структурен протеин на мускулите, и който едновременно изпълнява каталитична функция - на хидролитично разцепване на фосфатен остатък от АТР (последният - "опашка"). Освободен от тази енергия се използва за извършване на механична работа - съкращаване част на мускулните влакна - редукция. Инициали нарича "дърпа" протеинови вериги (пакети от усукани нишки) в противоположна надлъжна посока.

ATP + миозин →→ миозин ATP ---

Myosin Myosin →→ --- ATP + ADP + + работа Fneorg

Мускулна работа и съответно образуването на комплекси на мускулите "ATP --- миозин" консумира ATP, неговата концентрация "работи" (за известно време) се подкрепя от ATP ресинтез поради креатин резерв в мускулната тъкан (и по-голяма от границата, толкова повече може да се развива сила).

почивка подаването на период креатин е намалена: той е образуван в реакционната АТР обратна + креатин.

И това не е всичко. На темата на лекцията №2 на лабораторни и практически студентите изучават класове на следните въпроси:

1. АТР формация в процесите на комбиниран окисление.

2. фосфорилирането на субстрата.

3. окислително фосфорилиране.

4. разкачването на дишане и фосфорилиране.

5. Митохондриите основната им функция.

6. Работа на митохондрии в мускулни влакна.

Лекция номер 3 биохимия на мускулите