Bilgi

12: Enerji ve Redoks Reaksiyonları - Biyoloji

12: Enerji ve Redoks Reaksiyonları - Biyoloji



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Metabolizma bir hücre içinde meydana gelen kimyasal reaksiyonların toplamına atıfta bulunur. katabolizma enerjiyi serbest bırakmak ve diğer reaksiyonlar için kullanılabilecek molekülleri türetmek için kullanılan organik ve inorganik moleküllerin parçalanmasıdır. Anabolizma enerji gerektiren daha basit organik ve inorganik moleküllerden daha karmaşık moleküllerin sentezidir.

Enerjik

Kimyasal reaksiyonlarda bir miktar enerji ısı olarak kaybedilirken, hücreler için ilgi ölçüsü, enerji miktarıdır. Bedava enerji (G)veya iş yapmak için mevcut enerji. Hücreler üç farklı türde iş gerçekleştirir: kimyasal iş (anabolizma gibi), nakliye işi (besin alımı gibi) ve mekanik iş (kamçının dönmesi gibi).

Serbest enerjideki değişim tipik olarak şu şekilde gösterilir: ΔG°'pH 7, 25oC, 1 atmosfer basıncı (aynı zamanda standart serbest enerji değişimi). Pozitif ΔG°' üreten bir reaksiyon, reaksiyonun enerji gerektirdiğini ve endergonik doğada. Negatif ΔG°' üreten bir reaksiyon, reaksiyonun enerjiyi serbest bıraktığını ve ekzergonik doğada. İş yapmak için hücre tarafından korunabilen ekzergonik serbest bırakma enerjisi olan reaksiyonlar.

Adenozin trifosfat (ATP)

Adenozin trifosfat veya ATP tüm hücreler tarafından enerji para birimi için kullanılan yüksek enerjili bir moleküldür, çünkü kısmen diğer moleküllere kolayca bir fosforil grubu bağışlar. Bir egzergonik reaksiyon, bir fosfat molekülünün eklenmesinden ATP sentezini sürdürerek enerjiyi serbest bırakacaktır (ortofosfat veya Pben) adenozin difosfat veya ADP'ye. Enerji gerektiren bir endergonik reaksiyon, ATP'nin ADP + P'ye hidrolizi ile birleşecektir.ben, reaksiyonu yürütmek için serbest bırakılan enerjiyi kullanarak.

Enzimler

Bir kimyasal reaksiyonun devam etmesi için kimyasal bağların kırılması gerekir. Bağları kırmak için gereken enerjiye ne denir aktivasyon enerjisi. Bir hücrenin ihtiyaç duyduğu aktivasyon enerjisi miktarı, bir hücre yardımı ile düşürülebilir. katalizör, reaksiyon tarafından kendilerini değiştirmeden reaksiyonun ilerlemesine yardımcı olan maddeler. Hücreler olarak bilinen protein katalizörlerini kullanırlar. enzimler.

Aktivasyon enerjisi. Orijinal olarak Jerry Crimson Mann tarafından yüklendi, Tutmosis tarafından vektörleştirildi, Fvasconcellos tarafından düzeltildi (tr:Image:Activation2.png) [GFDL veya CC-BY-SA-3.0], Wikimedia Commons aracılığıyla

Redoks Reaksiyonları

Hücreler, sentezini yoluyla enerji salınımına bağlayarak ATP formunda enerjiyi korurlar. oksidasyon-redüksiyon (redoks) reaksiyonlarıelektronların bir yerden geçirildiği yer elektron verici bir elektron alıcısı. Bir molekülün oksidasyonu elektron kaybını ifade ederken, bir molekülün indirgenmesi elektron kazanımını ifade eder. Organik kimyacılar genellikle sürece anımsatıcı tarafından atıfta bulunurlar. SONDAJ KULESİ: Yükseltgenme Kayıp, İndirgenme Kazançtır. Oksitlenen bir molekül bir elektron donörü olarak hareket ederken, indirgenen molekül bir elektron alıcısı olarak hareket eder. Elektronlar enerjiyi temsil ettiğinden, bağışlanacak çok elektronu olan bir madde, enerji açısından zengin olarak düşünülebilir.

Eşlenik Redoks Çifti

Elektronlar çözeltide serbestçe bulunmazlar, atomlar veya moleküller ile bağlanmaları gerekir. Her redoks reaksiyonu, bir maddenin elektron bağışladığı ve böylece oksitlenmiş bir ürün haline geldiği, başka bir maddenin elektronları kabul ettiği ve böylece indirgenmiş bir ürün haline geldiği iki yarı reaksiyondan oluşur. Eşlenik redoks çifti bir yarı reaksiyonun alıcısı ve vericisini ifade eder.

Bir madde, reaksiyondaki diğer maddelere bağlı olarak ya bir elektron vericisi ya da bir elektron alıcısı olabilir. A redoks çift oksitlenmiş formu (elektron alıcısı) her zaman solda ve indirgenmiş formu (elektron vericisi) sağda olacak şekilde, yarı reaksiyonda bir maddenin her iki formunu temsil eder. Bir örnek ½ O2/H2O olabilir, burada H2O bir elektron donörü olarak hizmet edebilir ve O2 bir elektron alıcısı olarak hizmet edebilir. Her yarı reaksiyona bir standart indirgeme potansiyeli (E'0) reaksiyondaki vericinin elektronları bırakma eğiliminin bir ölçüsü olan volt veya milivolt cinsinden. İndirgenmiş formda elektron verme eğilimi daha fazla olan bir madde daha negatif E'0'a sahipken, indirgenmiş formda elektron verme eğilimi zayıf olan bir madde daha az negatif hatta pozitif E'0'a sahiptir. Negatif E'0'a sahip bir madde, indirgenmiş formda çok iyi bir elektron donörü yapar.

Redoks Kulesi

Çeşitli redoks çiftleri için standart indirgeme potansiyelleri ile ilgili bilgiler, bir formda görüntülenir. redoks kulesi, çiftleri E'0'larına göre dikey bir biçimde listeler. En negatif E'0'a sahip redoks çiftleri en üstte listelenirken, en pozitif E'0'a sahip olanlar altta listelenir. Elektron verme eğilimi en yüksek olan indirgenmiş madde sağdaki kulenin tepesinde bulunurken, elektronları kabul etme eğilimi en yüksek olan oksitlenmiş madde soldaki kulenin altında bulunur. Ortadaki redoks çiftleri, bir reaksiyon için hangi maddeyle ortak olduklarına bağlı olarak, elektron vericisi veya alıcısı olarak hizmet edebilir. Bir verici ve bir alıcının indirgeme potansiyelleri arasındaki fark (ΔE'0) alıcı E'0 eksi verici E'0 olarak ölçülür. ΔE'0 değeri ne kadar büyük olursa, bir hücre için o kadar fazla potansiyel enerji vardır. Verici ve alıcı arasında en büyük mesafe (veya kuleden aşağı daha büyük bir düşüş) olduğunda daha büyük değerler elde edilir.

Elektron Kulesi.

ΔE'0, ΔG°' ile orantılı olmakla birlikte, bir maddenin bağışlaması gereken elektron sayısı da önemlidir. Gerçek formül:

[Delta mathrm{G}^{circprime} = -nF cdot Delta {mathrm{E}^{prime}}_{0}]

nerede n aktarılan elektronların sayısı ve F Faraday sabitidir (23.062 cal/mol-volt, 96,480 J/mol-volt).

Elektron Taşıyıcılar

Elektronların vericiden alıcıya aktarımı, kimyasal olarak farklı elektron vericileri ve alıcıları asla birbirleriyle etkileşime giremeyeceğinden, doğrudan gerçekleşmez. Bunun yerine, birçok hücresel ara ürün, yol boyunca meydana gelen enerji yakalama olasılığı ile sürece katılır. Bu ara ürünler denir elektron taşıyıcılarve indirgenmiş bir form (bir elektron taşırken) ile oksitlenmiş bir form (elektronu geçirdikten sonra) arasında reaksiyonda tüketilmeden ileri geri giderler.

Reaksiyonun hücre için enerjik olarak uygun olması için, taşıyıcılar, en negatif E'0'a sahip bir taşıyıcıdan bir elektron geçirilecek şekilde, standart indirgeme potansiyellerine göre (yani redoks kulesinden aşağı inen) düzenlenmelidir. daha az negatif E'0 olan bir taşıyıcı. Bazı taşıyıcıların hem elektronları hem de protonları kabul ettiğini, diğer taşıyıcıların ise yalnızca elektronları kabul ettiğini belirtmek önemlidir. Bu gerçek, daha sonra, enerjinin nasıl üretildiği tartışmasında çok önemli hale gelecektir.

Bazıları belirli organizmalara veya organizma gruplarına özgü birçok farklı elektron taşıyıcısı olsa da, daha yaygın olanlardan bazılarını ele alalım:

  • Nikotinamid adenin dinükleotidi (NAD+/NADH) – hem elektronları (e-) hem de protonları (H+) taşıyan bir ko-enzim, her biri ikişer tanedir. Yakından ilişkili bir molekül nikotinamid adenin dinükleotid fosfat (NADP+/ NADPH)2 elektron ve 1 proton kabul eden .
  • Flavin adenin dinükleotidi (FAD/FADH) ve flavin mononükleotidi (FMN/FMNH) – her biri 2 elektron ve 2 proton taşır. Bu moleküllere sahip proteinlere flavoproteinler denir.
  • Koenzim Q (CoQ)/ubikinon – 2 elektron ve 2 proton taşır.
  • sitokromlar - bir seferde 1 elektron taşımak için demir atomlarını bir hem grubunun parçası olarak kullanın.
  • Demir-kükürt (Fe-S) proteinleri, gibi ferredoksin - bir seferde 1 elektron taşımak için hem grubunun parçası olmayan demir atomlarını kullanın.

Elektron taşıma zinciri

Süreç, hücre dışından bir madde olan ilk elektron vericisi ile başlar ve hücre dışından bir başka madde olan son elektron alıcısı ile biter. Ortada elektronlar, elektron kulesinden aşağıya doğru ilerlerken, taşıyıcıdan taşıyıcıya geçirilir. İşlemi daha verimli hale getirmek için, elektron taşıyıcıların çoğu, bir redoks kulesi üzerinde düzenlendiği sırayla hücrenin bir zarına gömülür. Bunlar elektron taşıma zincirleri bakteri ve arkelerin hücre zarında ve ökaryotların mitokondriyal zarında bulunur.

Elektron taşıma zinciri.

Anahtar Kelimeler

metabolizma, katabolizma, anabolizma, serbest enerji (G), kimyasal iş, taşıma işi, mekanik iş, ΔG°’, standart serbest enerji değişimi, ekzergonik, endergonik, adenosin trifosfat (ATP), ortofosfat (Pben), aktivasyon enerjisi, katalizör, enzim, oksidasyon-indirgeme (redoks) reaksiyonu, elektron donörü, elektron alıcısı, OIL RIG, konjugat redoks çifti, redoks çifti, standart indirgeme potansiyeli (E'0), redoks kulesi, ΔE'0, elektron taşıyıcılar, nikotinamid adenin dinükleotit (NAD+/NADH), nikotinamid adenin dinükleotit fosfat (NADP+/ NADPH), flavin adenin dinükleotit (FAD/FADH), flavin mononükleotit (FMN/FMNH), koenzim Q (CoQ)/ubikinon, sitokrom, demir- kükürt (Fe-S) proteinleri, ferredoksin, elektron taşıma zinciri (ETC).

Çalışma Soruları

  1. Metabolizma, katabolizma ve anabolizma nasıl tanımlanır?
  2. Hücreler tarafından gerçekleştirilen 3 ana iş türü nelerdir? Her türden bir örnek nedir?
  3. Serbest enerji nedir? Standart serbest enerji nedir?
  4. Bir endergonik ve bir ekzergonik reaksiyonun özellikleri nelerdir? Hücreler tepkimelerle açığa çıkan enerjiyi nasıl koruyabilir?
  5. ATP'nin hücredeki rolü nedir ve neden bu rol için iyi bir bileşiktir?
  6. enzimler nedir? Enzimlerin enerji korunumundaki rolü nedir?
  7. Oksidasyon ve indirgeme nedir? 2H+/H2 = -0.42V gibi standart indirgeme potansiyeli neyi temsil eder? Bu denklemdeki her bir terimin neyi temsil ettiğini belirtin. Daha negatif O-R potansiyeline sahip redoks çiftlerinde, indirgenmiş formun bir elektron olması daha olasıdır ____________________ ve __________________________ potansiyel enerjiye sahiptir. Eşlenik redoks çifti nedir?
  8. Elektron kulesi nedir ve bu kavram bir hücredeki enerji değişimini açıklamaya nasıl yardımcı olur?
  9. ΔG0' nedir? Neyi temsil eder ve nasıl hesaplanır?
  10. Elektron taşıyıcı nedir, nasıl bir rol oynarlar, hücredeki en yaygın elektron taşıyıcıları nelerdir ve neden sürekli olarak geri dönüştürülmeleri gerekir?
  11. Elektron taşıma zinciri nedir ve hücre için enerjiyi korumak için nasıl çalışır?


Videoyu izle: AYT Biyoloji - Canlılarda Enerji Kavramı, ATP ve Fosforilasyon. AYT Biyoloji 2022 #hedefekoş (Ağustos 2022).