4. predavanje - bioenergetika Flashcards

1
Q

Kaj je bioenergetika?

A
  • preučevanje pretoka in pretvarjanja energije v živem svetu
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Kaj je energija?

A
  • fizikalna količina, ki se lahko nahaja v različnih oblikah
  • SKUPNA KOLIČINA ENERGIJE SE OHRANJA (1.zt)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Kdaj je mogoč pretok energije?

A
  • v primeru gradienta potencialov
  • pri tem se opravlja delo (A) in toplota (Q)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

A + Q =

A
  • A + Q = m * g * Δh
  • A + Q = e * ΔU
  • A + Q = n * ΔG
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Kaj je ΔG?

A
  • kemijski potencial
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Kaj je sistem in kaj okolica?

A
  • sistem je tisti del narave, ki ga opazujemo
  • kar ni sistem, je okolica
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Kaj je termodinamski sistem?

A
  • je skupek materije z določeno mejo
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

K čemu težijo sistemi?

A
  • k čim manjši energiji (H)
  • k čim večji neurejenosti (S)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Ali so organizmi urejeni ali neurejeni?

A

Urejeni, saj:
- gradijo kompleksne molekule (makromolekule)
- imajo visoko organizirano strukturo (tkiva, organe)
- porabijo veliko hrane (energija v sistem)

  • ΔS organizma se zmanjšuje
  • ΔS (celota) = ΔS (sistem) + ΔS (okolice) > 0
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Kako določimo energijske spremembe pri kemijskih reakcijah?

A
  • S kalorimetrom izmerimo oddano/privzeto toploto
  • če je V konstanten: Q(V) = ΔWn
  • če je p konstanten: Q(p) = ΔH
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Glede na entalpijo, kdaj je kemijska reakcija eksotermna in kdaj endotermna?

A

a) ΔH < 0: EKSOTERMNA
- sproščanje toplote iz sistema v okolico
- nastale vezi so močnejše od razpadlih
- nastanek novih vezi - energija se sprošča

b) ΔH > 0: ENDOTERMNA
- absorpcija toplote iz okolice v sistem
- nastale vezi so šibkejše od razpadlih
- razpad kemijskih vezi - porabljanje energije

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

S čim je povezana sprememba entalpije?

A
  • s kemijskimi vezmi
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Kaj se zgodi z razliko v energijah vezi?

A
  • se sprosti/porabi v obliki TOPLOTE
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Zakaj imajo maščobe večjo kalorično vrednost?

A
  • ker so maščobne kisline bolj reducirane kot OH in proteini
  • pri oksidaciji do končnega produkta CO2 in H2O se lahko sprosti več energije
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Kaj pravi 2. zakon termodinamike?

A
  • ΔG = ΔH - T*ΔS
  • ΔH = Q(p) (mera za toploto)
  • ΔS = ΔQ / T (mera za urejenost sistema)
  • ΔG (mera za energijo, ki se lahko porabi za delo, kriterij je SPONTANOST PROCESOV)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Če je ΔH bolj negativna, kakšna je ΔS?

A

bolj pozitivna

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Ali ΔG<0 zagotavlja, da se reakcija zgodi?

A
  • ne zagotavlja, da se bo zgodila reakcija v smeri zmanjšanja G, ampak pomeni, da obstaja tendenca, da se to zgodi
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

Kaj meri ΔG?
Kakšne so reakcije?

A

ΔG meri spontanost reakcije (govori o smeri reakcije)

a) ΔG < 0:
- reaktanti se spontano pretvarjajo v produkte
- K(ravnotežna) > 0
= EKSERGONSKA REAKCIJA

b) ΔG > 0:
- produkti se spontano spreminjajo v reaktante
- K(ravnotežna) < 0
= ENDERGONSKA REAKCIJA

c) ΔG = 0:
- K=1
- koncentracije produktov in reaktantov so izenačene
= sistem je v ravnotežju

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Ali je reakcija v ravnotežju statična?

A
  • Ne
  • toliko reaktantov, kot se je spremenilo v produkte, toliko produktov se je spremenilo v reaktante (v določenem času)
  • ΔH = T*ΔS
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

G, H, S so funkcije stanja. Od česa so odvisne?

A
  • od začetnega in končnega stanja
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

S čim je povezana ΔS?
Kdaj velja ΔS > 0?

A
  • povezana je z urejenostjo sistema

ΔS > 0, če:
- pri prehodu iz trdno -> tekoče -> plinsko
- iz bolj kompleksnih spojin nastanejo preprostejše
- iz manj spojin nastane več spojin

  • pozitivna entropija predstavlja bolj NEUREJEN sistem
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

Kinetične lastnosti: kdaj nastopi ravnotežje?

A
  • ko je hitrost pretvorbe reaktantov v produkte enaka hitrosti pretvorbe produktov v reaktante
  • v1 = v-1
  • v1 = k1 * produkti

(k1 = hitrostna konstanta reakcije v desno)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

Čému je enaka ravnotežna konstanta?

A
  • razmerju hitrostnih konstant za reakciji v desno (nastajanje produktov) in levo (nastajanje reaktantov)
  • ravnotežje je dinamično
24
Q

Opiši mešanje hidrofobov in molekul vode.

A
  1. mešanje hidrofobov in molekul vode NI spontano (ΔG>0)
    - ustvarijo se nove vodikove vezi okoli hidrofoba = klatratna kletka
    - ΔS < 0 –> urejen sistem
  2. združenje hidrofobov:
    - vodikove vezi (v klatratni kletki) se pretrgajo
    - ΔS > 0 –> neurejen sistem
    - nastanek hidrofobnih interakcij je spontan
25
Kaj se zgodi z entropijo pri taljenju ledu in izparevanju? Kaj je posledica?
- entropijski prispevek -T*ΔS se pri taljenju poveča - -T*ΔS se pri izparevanju zmanjša - znižanje tališča in zvišanje vrelišča
26
Kako deluje osmoza?
- ko voda prehaja skozi polprepustno membrano, se ji zaradi mešanja z molekulami topljenca poveča entropija - pretok vode se preneha, ko se ustvari dovolj velik osmozni tlak, ki preprečuje nadaljnji pretok oz. spremembo volumna kompartmentov - -T* ΔS(mix) = pi * ΔV
27
Kakšni so strandardni pogoji?
- T = 25°C - p = 101 kPa - c = 1M
28
Kako označimo spremembe STANDARDNIH funkcij?
- ΔH° - ΔS° - ΔG°
29
30
Kaj je fiziološko standardno stanje?
- standardna koncentracija H+ NE ustreza fiziološkim pogojem Zakaj? - pH = - log(H+) - če bi bil H+=1M, bi bil pH=0 - pri fizioloških pogojih: pH=7
31
Kako označimo spremembe fizioloških termodinamskih funkcij?
- ΔH°' - ΔS°' - ΔG°'
32
Kaj je kemijski potencial?
- prosta entalpija na mol snovi - q = G/n - p in T sta konstantna!
33
Kaj nam pove q(A)?
- kemijski potencial komponente A - pove nam, za koliko se spremeni PROSTA ENTALPIJA SISTEMA, če dodamo v sistem 1M snovi A
34
ΔG = G(produkti) - G(reaktanti) = ... A + B <-> C + D
= ( q(C) + q(D) ) - ( q(A) + q(B) ) - v ravnotežju: q(C) + q(D) = q(A) + q(B)
35
Kako se bo snov premikala pri konstantnih T in p? (glede na q)
- iz mesta VIŠJEGA q proti NIŽJEMU q
36
Kakšna sta q in ΔG v nestandardnih pogojih?
q(A) = q° + R*T*ln(A) ΔG = ΔG° + R*T*ln [ (C) * (D) ] / [ (A) * (B) ]
37
Kaj nam pove ΔG°?
- kako daleč so standardne koncentracije od ravnotežnih - kam bo tekla reakcija, da pridemo iz standardnega v ravnotežno stanje (začetne konc. 1M)
38
Kakšen je ΔG v standardnem in ravnotežnem stanju?
a) STANDARDNO: - vse koncentracije so 1M - ΔG = ΔG° b) RAVNOTEŽNO: - ΔG = 0 - ΔG = - R*T*lnK(ravnotežna)
39
S čim sta povezan pH in ΔG°'?
- pH vpliva na smer reakcije (vrednost entalpije) če nastopajo protoni kot reaktanti oz. produkti a) PROTON JE PRODUKT: - ΔG°'= ΔG° - 2,303*R*T*pH(7) b) PROTON JE REAKTANT: - ΔG°' = ΔG° + 2,303*R*T*pH(7)
39
Odvisnost proste entalpije v skladu z Le Chatelierovim principom. (kdaj je endo- kdaj ekso- termna)
a) EKSOTERMNA: - ΔH < 0 - reaktant <-> produkt + Q - ΔG > 0 - povišanje temperature -> ravnotežje v levo (manj produktov) -> v okolico MANJ toplote - lnK PADA s T b) ENDOTERMNA: - ΔH > 0 - reaktant + q <-> produkt - ΔG < 0 - povišanje temperature --> ravnotežje v desno (več produktov) -> iz okolice se absorbira več toplote - lnK NARAŠČA s T
39
Kakšne reakcije so kondenzacije? Kaj je potrebno storiti z reaktanti?
- Kondenzacije so ENDERGONSKE reakcije - reaktante je potrebno AKTIVIRATI, da lažje vstopajo v reakcijo
40
Ali so biokemijske reakcije v živih organizmih v ravnotežju?
- v ravnotežju tisti intermediati, pri katerih je razlika ΔG majhna - celokupno: metabolne poti NISO v ravnotežju, ker so metaboliti neprenehoma v pretoku
41
Kaj pomeni, da življenje poteka v celicah, ki so ODPRTI sistemi?
- absorbirajo, presnavljajo in porabljajo snov in energijo iz okolice, da lahko vzdržujejo življenje, ki je daleč od ravnotežja
42
Kaj je metabolizem?
- kompleksna mreža anabolnih in katabolnih reakcij, po katerih se pretakata snov in energija
43
Kateri so pogoji za uspešno sklopitev reakcij?
- skupni intermediat - reakciji potekata v istem kompartmentu - skupna reakcija je eksergonska: ΔG < 0
44
Ali sta katabolizem in anabolizem v ravnotežju?
- ne - zaradi regulacije se razlikujeta vsaj v eni reakciji, reaktantu ali kompartmentu
45
Kakšna je glikoliza?
- regulirana je v 3 stopnjah - reakcije potekajo ireverzibilno - reaktanti in produkti NISO v medsebojnem ravnotežju
46
Kateri substrati so pri katabolizmu?
NADH: - nastaja pri katabolizmu (oksidaciji) hranilnih snovi - deluje kot prenašalec elektronov v dihalni verigi - G6P
47
Kateri substrati so pri anabolizmu?
NADPH: - nastaja pri katabolizmu (oksidaciji) hranilnih snovi - vloga reducenta v anabolnih poteh
48
Kakšna je prosta entalpija hidrolize ATP?
- NEGATIVNA zaradi produktov reakcije, ki imajo nižjo prosto entalpijo kot reaktanti
49
Kateri so vzroki za ΔG<<0 pri hidrolizi ATP?
- odboj nabojev pri fosfatih se sprosti - produkti se stabilizirajo z resonanco - ionizacija ADP2- (H+ veže voda) - hidratacija produkta - pomembno: bistvo je v izstopu fosfata, ki je dobro izstopajoča skupina
50
Kako ATP aktivira molekule / daje energijo?
- s prenosom fosforilnih skupin - NE samo s hidrolizo - fosfati so dobro izstopajoče skupine, pri kondenzaciji se nadomestijo z aminsko, alkoholno, estrtsko skupino
51
Iz česa nastaja ATP v progasti mišici?
Iz fosfokreatina
52
Kako se ATP regenerira?
1. Na ravni substrata iz energijsko bogatih molekul (v presnovi): - ATP se sintetizira neposredno iz drugih molekul. brez posredovanja kisika - npr. glikoliza 2. Na ravni oksidativne fosforilacije: - posledica oksidacije hranil -> gradient elektronov ustvarja H+ potencial -> nakopičena energija se porablja za pretvorbo ADP v ATP
53
Kaj je problem fat burnerjev?
- pH gradient se nekontrolirano odklopi - oksidacija poteka nekontrolirano - energija se pretvarja v toploto