Cellens energiomsättning 1 F5

Växter, alger och fotosyntetiska bakterier använder energi från

solljus och tillverkar glukos av koldioxid och vatten. Glukos används sedan som bränsle - kemisk energikälla tillsammans med syre.

Djur använder energi från

födan och tillverkar kemisk energi som socker. energin används sedan för att bygga upp organen och som bränsle för aktiviteter.

sammanfattning om metabolism

- katabola vägar frigör energi genom att bryta ner komplexa molekyler till enklare föreningar (ex: cellandning)

- anabola vägar förbrukar energi för att bygga komplexa molekyler från enklare (ex: proteinsyntes från aminosyror)

- levande celler använder energi som frigörs från katabola reaktioner för att driva anabola reaktioner.

bioenergetik är studiet av

hur energi flödar igenom levande organismer.

energi i celler kan användas för att

- driva kemiska reaktioner

- transportera molekyler mot en koncentrationsgradient

- möjliggöra rörelser

termodynamikens 1a lag

energin i universum är konstant, men kan omvandlas från en form till en annan.

termodynamikens 2a lag

entropin i universum strävar mot ett maximum.

Entropi: definitionen och inne i celler

är ett mått på graden av oordning eller slumpmässighet.

celler behöver energi för att upprätthålla hög grad av ordning. det innebär att celler kommer att öka graden av oordning i sin omgivning. det sker i regel genom att värme avges som ökar oordningen i universum.

en process som ökar entropin sker

spontant, utan att energi tillförs.

diffusion

ämnen rör sig från platser där det finns många till områden där det finns få. de sprider ut sig och jämnar ut koncentrationen. ökning i entropi = deltaS>0

processer som genererar ordnade strukturer kräver

energi och innebär minskad entropi.

gibbs fria energi

är en termodynamisk potential som används för att förutsäga om en process sker spontant vid konstant temperatur och tryck. Den definieras av ekvationen: deltaG = deltaH - TdeltaS

deltaG

vilken deltaG har hydrolysen av ATP till ADP och fosfat?

negativ deltaG. spontan process. energi som cellen kan använda frigörs

Jämvikt och reglering

celler strävar efter att upprätthålla ett jämviktstillstånd för många av sina kemiska reaktioner. genom att förstå deltaG kan man förutsäga vilka reaktioner som sker och hur cellen kan ändra betingelser för att styra reaktionerna i önskad riktning.

exergonik kemisk rekation

avger energi till omgivningen

endergonik kemisk reaktion

tar upp energi från omgivningen

standard fri energiförändring deltaG0 är

förändringen i fri energi vid 298K (25C), i atm, pH 7 och 1M startkoncentration för reaktanter och produkter.

redox reaktioner

oxidation och reduktion involverar elektronöverföringar.

aktiverade energibärare

lagrar energi i en lätt användbar form. två viktiga är ATP och NADH/NADPH.

kreatinfosfat fungerar som

ett mellan-energilager. om cellen har bara ett litet ATP lager kommer kreatinfosfat in. den energirika fosfatgruppen kan snabbt överföras till ADP:

kreatinfosfat + ADP -> Kreatin + ATP

detta katalyseras av enzymet kreatinkinas. nu kan ADP blivit ATP igen och muskeln kan fortsätta arbeta.

varför är ATP så energirik?

repulsion mellan de negativa laddingarna av de tre fosfatgruppen skapar mycket potentiell energi. Trifosfatsvansen är den kemiska motsvarigheten till en komprimerad fjäder. När ATP hydrolyseras och en fosfatgrupp avspjälkas, frigörs energi som användes för att binda fosfatgruppen till ATP, vilket resulterar i ADP (adenosindifosfat) och en fri fosfatgrupp (Pi). Denna frigjorda energi kan sedan användas av cellen för att driva olika biologiska processer. Energi som lagras i ATP utnyttjas ofta för att förena två molekyler

NADH/NADPH

bärare av elektroner med hög energi.

reduktion (upptag av elektroner) innebär en ökning av energi i molekylen. detta är pga att dessa elektroner bär energi, vilket gör att den reducerande molekylen har högre energi än den oxiderade formen. därför kan reducerande molekyler som NADH och NADPH fungera som energibärare i cellen.

NAD+/NADH vs NADP+/NADPH

Energiomsättning: NADH är främst involverad i katabola reaktioner, som bryter ner molekyler för att producera energi. NADH spelar en central roll i cellandningen, och överför elektroner till elektrontransportkedjan i mitokondrierna, vilket genererar ATP.

Biosyntetiska reaktioner: NADPH används främst i anabola reaktioner, där molekyler byggs upp, såsom i fettsyrasyntes och nukleotidsyntes. Skydd mot oxidativ stress: NADPH är viktig i regenereringen av glutation, en antioxidant som skyddar cellen mot skador från reaktiva syreföreningar (ROS). Genom att reducera glutationdisulfid (GSSG) till glutation (GSH) bidrar NADPH till att upprätthålla cellens redoxbalans.

Acetyl-CoA

avaelatomen bildar en tioesterbindning till acetat. tioesterbindningen frigör en stor mängd fri energi när den hydrolyseras.