Biyoenerjetik ve ATP
Biyoenerjetik, termodinamiği canlı sistemlere uygulamaktadır ve ATP, enerji açığa çıkaran reaksiyonları enerji gerektiren reaksiyonlara bağlayan ortak kimyasal ara madde olarak işlev görmektedir.
Tanım
Biyoenerjetik, biyolojik sistemlerdeki enerji dönüşümlerinin kantitatif (nicel) incelenmesidir; ATP (adenozin trifosfat), hidrolizi hücresel işi ve biyosentezi yönlendirmek için serbest enerji sağlayan başlıca moleküldür.
Kapsam
Bu konu, biyokimyasal reaksiyonlardaki serbest enerji değişimi, standart biyokimyasal serbest enerji konvansiyonları, yüksek enerjili fosfat bileşikleri kavramı, ATP ve ilgili nükleotitlerin enerji taşıyıcıları olarak rolü ve reaksiyon eşleşmesi prensibini kapsamaktadır.
Temel sorular
- Bir biyokimyasal reaksiyonun kendiliğinden olup olmadığını ne belirler?
- ATP hidrolizi neden bu kadar çok serbest enerji açığa çıkarır?
- Eşleşme, termodinamik olarak elverişsiz reaksiyonları nasıl yönlendirir?
- Başka hangi bileşikler yüksek enerjili fosfat veya tiyoester bağları taşır?
Temel kuramlar
- Yüksek enerjili fosfat bağı kavramı
- Lipmann, belirli fosfat bileşiklerinin, özellikle ATP'nin, kimyasal enerjiyi depoladığı ve aktardığı fikrini ortaya koymuş, katabolizmayı biyosentez ve işe bağlayan bir fosfat bağı enerji para birimi kavramını resmileştirmiştir.
Mekanizmalar
Gibbs serbest enerji değişimi, reaksiyon yönünü belirlemektedir; gerçek serbest enerji, standart değerin yanı sıra konsantrasyonlara da bağlıdır. ATP'nin hidrolizi, yük itmesinin hafiflemesi, ürünlerin rezonans stabilizasyonu ve uygun solvatasyon nedeniyle güçlü bir şekilde ekzergoniktir. Ortak bir ara maddeyi paylaşarak, hücre ATP hidrolizini aksi takdirde elverişsiz olan reaksiyonlara bağlamakta ve birleşik süreci ekzergonik hale getirmektedir.
Klinik önem
Biyokimyasal termodinamik, herhangi bir metabolik süreci analiz etmek ve biyoteknolojide reaksiyonları tasarlamak için kantitatif (nicel) bir temel oluşturmaktadır. Yaklaşım analitik ve reçete edici değildir.
Tarihçe
Lipmann'ın 1941 tarihli derlemesi, kaslardaki ATP ve kreatin fosfatın daha önceki keşiflerine dayanarak fosfat bağı enerjisi kavramını ve ATP'nin merkezi rolünü netleştirmiş ve biyokimyasal enerjiyi öğretmek için hala kullanılan çerçeveyi oluşturmuştur.
Öne çıkan isimler
- Fritz Lipmann
- Albert Lehninger
- Herman Kalckar
İlgili konular
Temel eserler
- lipmann1941
- nelson2021
Sıkça sorulan sorular
- 'Yüksek enerjili bağ' terimi kimyasal olarak kesin midir?
- Bu, kelimenin tam anlamıyla bir tanım olmaktan ziyade faydalı bir kısaltmadır; açığa çıkan büyük serbest enerji, olağandışı güçlü bir bağın kopmasından değil, bir bütün olarak reaktanlar ve ürünler arasındaki farklardan kaynaklanmaktadır.
- ATP tek enerji taşıyıcısı mıdır?
- Hayır; GTP, diğer nükleozit trifosfatlar ve fosfoenolpiruvat ile asetil-CoA gibi bileşikler de aktarılabilir kimyasal enerji taşımaktadır, ancak ATP en yaygın kullanılan ortak ara maddedir.