F6 - Cellens kemi II Flashcards
Metabolisme
Metabolisme er det samlede sæt af kemiske reaktioner i en celle eller organisme, der konverterer biomolekyler fra en form til en anden for at opretholde liv. Det omfatter nedbrydning af næringsstoffer for at frigive potentiel energi og opbygning af biomolekyler. Metaboliske reaktioner involverer energiændringer (spontan eller ikke spontan for at forløbe)
Anabolitiske reaktioner
Anabolisme er en endergonisk proces, hvor små simple molekyler dannes til et større og mere komplekst molekyle, ved input af energi.
Kataboliske reaktioner
Katabolisme er en exergonisk proces, hvor større mere komplekse molekyler nedbrydes til små simple molekyler, ved frigivelsen af energi.
Potentiel energi
Energi der er lageret i et system pga. dens position eller tilstand. Det kan være energi der er lageret i kemiske bindinger fx ATP og glukose eller i elektriske gradienter hen over cellemembraner. Når potentiel energi frigives, kan den fx drive metaboliske reaktioner herunder nedbrydning af glukose til kuldioxid og vand, som frigiver energi til cellens funktioner.
Kinetisk energi
Energi i form af bevægelse. Det kan være bevægelse af celler, organeller eller molekyler. Eksempler inkluderer molekyler, der bevæger sig under diffusion gennem membraner eller organellers bevægelse inden i celler. Jo hurtigere en organelle, celle eller et molekyle bevæger sig, desto større er dets kinetiske energi, hvilket også afhænger af dets masse.
Varmeenergi
Celler generer varmeenergi når potentiel energi konverteres til kinetisk energi og omvendt. Overskudsvarme kan være skadeligt for celler så de minimerer den mængde varmeenergi der er blevet frigivet gennem mekanismer som temperaturregulering og varmeafledning i flercellede organismer.
- lov ”energi kan hverken blive ødelagt eller dannet, det kan kun blive transformeret”.
Den potentielle energi der er til stede i kemiske bindinger af kulhydrater og lipider kan konverteres til potentiel energi i form af ATP. ATP kan konverteres til kinetisk energi for mekanisk bevægelse, som muskelkontraktioner eller biologisk reaktion som anabolisme. - lov ”den totale entropi af et system og dens omgivelser er altid øget af en spontan proces”
Entropi: mål for uorden.
Termodynamik
Exergonisk reaktion
En exergonisk reaktion er en reaktion der forløber spontant, fordi de frigiver energi, hvilket gør dem energimæssigt favorable. Energien i reaktanterne er højere end i produkterne, hvilket resulterer i en negativ ændring i fri energi ∆G.
Kataboliske reaktioner
Endergonisk reaktion
En endergonisk reaktion er en reaktion der ikke forløber spontant, fordi de kræver et input af energi for at forløbe, da de er energimæssigt ufavorable, energien i produkterne er højere end i reaktanterne, hvilket resulterer i en positiv ændring i fri energi ∆G.
Anaboliske reaktioner
Gibbs frie energi ændring
Gibbs frie energiændring ∆G er forskellen mellem den frie energi af produkterne og den frie energi af reaktanterne i en kemisk reaktion. Den angiver, om reaktionen kan forløbe spontant eller kræver energi. ∆G afhænger ikke af reaktionsvejen, men kun af de endelige og indledende tilstande.
Standard frie energi
Forskellen mellem den frie energi af produkterne og den frie energi af reaktanterne under standardbetingelser. Den angiver reaktionens spontanitet, men giver ikke oplysninger om reaktionshastigheden.
Adenosine Triphosphate - ATP
ATP er et energirigt molekyle, der fungerer som den primære energi i celler. Det består af adenine, ribose og tre phosphatgrupper. Ved hydrolyse til ADP og Pi frigiver ATP fri energi og det bruges til at drive energikrævende processer, som bevægelse af celler, aktiv transport og syntese af biomolekyler fra simple molekyler.
Hydrolyse
Hydrolyse er en kemisk reaktion, der nedbryder ATP til ADP og Pi via et vandmolekyle der bryder den kemiske binding mellem to phosphatgrupper. Det er en exergonisk reaktion, som frigiver energi, fordi ATP indeholder to phospho-anhydride bindinger som er ustabile, da de kan stabiliseres efter hydrolyse ved resonans.
Phospho-anhydride binding
Phospho-anhydride bindinger er en ustabil kemisk binding der dannes mellem to phosphatgrupper og er højenergibindinger, hvilket betyder, at ved hydrolyse frigiver de en betydelig mængde fri energi, som kan udnyttes til biologiske processer.
Phosphoryl transfer potentiale
Phosphoryl transfer potentiale er tendensen af en phosphoryleret forbindelse til at overføre sin phosphorylgruppe til et acceptor molekyle, typisk vand. Det måles ved den mængde energi, der frigives under hydrolyse af forbindelsen. Jo højere phosphoryl transfer potentialet er, desto mere effektivt fungerer forbindelsen som en energikilde.
ATP har et højt phosphoryl transfer potentiale pga. fire nøglefaktorer:
1. Frastødning af ladninger i ATP-molekylet: de tre negativt ladede phosphatgrupper i ATP frastøder hinanden, derfor er frigivelsen af en phosphatgruppe favorable, da den frigiver energi.
2. Stabilisering af Pi (ustabil) ved resonans efter hydrolyse.
3. Øger entropien - hydrolyse af ATP producerer to molekyler ADP og Pi fra ét molekyle, det er en spontan proces, hvilket øger entropien og gør reaktionen termodynamisk favorabel.
4. Yderligere stabilisering af hydratiseringen af ADP og Pi - vandmolekyler binder til ADP og Pi, stabiliserer molekylerne og fremstiller den omvendte reaktion mindre favorable, hvilket bidrager til energifrigivelsen.
