mikä on energiakytkentä? Miten se toimii? Tässä on täydellinen opas kaikesta, mitä sinun tarvitsee tietää energiakytkennästä.

kemialliset reaktiot voivat olla erilaisia. Vaikka jotkut näistä reaktioista vaativat tapahtuakseen energiaa, toiset taas tuottavat energiaa. Esimerkiksi katabolian kemiallinen reaktio on se, joka tuottaa energiaa, kun taas anabolinen reaktio on se, joka vaatii energiaa.

joten mikä on energiakytkentä? Tässä artikkelissa aiomme tutkia syvemmälle mitä energia kytkentä merkitsee, sekä miten se toimii.

mutta tärkeimmät asiat ensin. Katsotaanpa ensin energiakytkimen määritelmää.

mikä on Energiakytkentä?

kun puhutaan energiakytkennästä, sillä tarkoitetaan energian siirtymisprosessia, katabolisesta reaktiosta anaboliseen kemialliseen reaktioon. Se tarkoittaa yksinkertaisesti eksergonisen prosessin käyttämistä endergonisen prosessin helpottamiseksi.

tämä tarkoittaa sitä, että eksergonisen prosessin vapautumisenergiaa käytetään endergonisen prosessin mahdollistamiseen. Tässä prosessissa ATP on tarpeen. ATP toimii energiakytkentäprosessin energiavaluuttana.

pohjimmiltaan ATP: tä käytetään erilaisissa energiaa tarvitsevissa kemiallisissa reaktioissa näiden reaktioiden tehosteena.

eliöissä energiakytkentä esitetään tyypillisesti ATP: n tuotannon ja hydrolyysin perusteella. Kataboliset reaktiot tuottavat ATP: tä, kun taas tuotettu ATP ajaa eteenpäin anabolisia reaktioita.

elektroniikan alalla energiakytkennällä tarkoitetaan joko toivottavaa tai ei — toivottua energian siirtoa väliaineesta toiseen-esimerkiksi energian siirtoa optisesta kuidusta tai metallikaapelista toiseen väliaineeseen. Kytkimellä voidaan tarkoittaa myös sähköenergian siirtämistä toiselle piirisegmentille toisesta segmentistä.

mikä on siis ATP: n rooli tässä prosessissa?

ennen kuin päästään siihen, mikä rooli ATP: llä on energiakytkennässä, ymmärretään joidenkin termien merkitys tässä aihepiirissä.

• Endergoninen reaktio: Termiä käytetään kuvaamaan kemiallista reaktiota, joka ottaa energiaa (lämpöä) ympäristöstä.
• Eksergoninen reaktio: tämä kuvaa reaktiota, joka tuottaa tai vapauttaa energiaa ympäristöön.
• Gibbsin vapaa energia: tämä on käytettävissä olevan maksimiponnistuksen määrä, joka johtuu systeemistä vakiopaineessa ja-lämpötilassa.
• hydrolyysi: kyseessä on kemiallinen hajoamisprosessi, jossa sidos pilkkoutuu veden additiolla.
• ATP (Adenosiinitrifosfaatti: Kemiallinen yhdiste (orgaaninen), jota käytetään tuottamaan energiaa, joka ajaa lukuisia prosesseja elävien organismien soluissa. Näitä ovat esimerkiksi hermoimpulssin eteneminen, lihassupistukset, kemiallinen synteesi ja paljon muuta.

miten ATP: llä on rooli Energiakytkennässä

solujen prosesseissa ATP: tä pidetään tyypillisesti energiavaluuttana. Se tarjoaa tarvittavan energian sekä endergonisiin (energiaa kuluttaviin) reaktioihin että eksergonisiin (energiaa tuottaviin) reaktioihin, jotka tarvitsevat pienen energiapanoksen aktivoitumiseen.

näissä reaktioissa tarvittava energia syntyy, kun reaktiossa katkeaa ATP: n kemialliset sidokset. Reaktiosta syntyvää energiaa voidaan käyttää solujen prosessien ajamiseen. On hyvä huomata, että mitä enemmän molekyylissä on sidoksia, sitä suurempi energiapotentiaali sillä on.

ja koska nämä ATP: n sidokset on helppo murtaa ja muuntaa, ATP toimii paljon kuin akku (ladattava yksi), joka antaa virtaa eri soluprosesseihin aina proteiinisynteesistä DNA: n replikaatioon.

on kuitenkin tärkeää huomata, että ATP-molekyyli on erittäin epävakaa. Siksi se olisi saatava toimimaan mahdollisimman nopeasti ainakin se dissociates. ATP-molekyyli hajoaa luontaisesti muodostaen ADP + Pi: n, jolloin prosessissa oleva vapaa energia vapautuu lämpönä.

prosessi, jonka kautta näissä ATP: n sidoksissa oleva energia valjastetaan, on se, mitä kutsutaan energiakytkennäksi. Tämä tarkoittaa, että ATP on liikkeellepaneva voima energiakytkennässä.

mutta kuinka paljon energiaa (vapaata energiaa) ATP: n hydrolyysiprosessista luontaisesti syntyy? Ja kuinka paljon tästä energiasta on hyötyä solutyössä?

no, ATP-molekyylin täsmälleen yhden moolin hydrolyysi laskettuna ∆G (vapaa energia) on -7,3 kcal/mooli (-30,5 kJ / mooli). Tämä on mahdollista vain normaaliolosuhteissa.

toisaalta elävässä solussa tapahtuvassa hydrolyysissä käytettävä ∆G (vapaa energia) lähes kaksinkertaistaa määrän vakioasetuksissa. Se on 14 kcal / mooli (-57 kJ/mooli).

miten Energiakytkentä toimii

natrium-Kaliumpumput

natrium-kalium-pumput voivat havainnollistaa erinomaisen esimerkin energiakytkennästä. Tässä solut yhdistävät eksergonisen reaktion (ATP-hydrolyysin) soluprosessin endergoniseen reaktioon.

esimerkiksi hermosoluissa olevat transmembraani-ionipumput pumppaavat ioneja solukalvojen läpi tuottaakseen aktiopotentiaalin ATP: n vapaan energian avulla. Natrium-kalium-pumppu työntää ulos natriumia (Na) solusta ja kaliumia (K) soluun.

ATP-molekyylin Hydrolysointi auttaa siirtämään gammafosfaattinsa fosforylaatioprosessin kautta proteiinipumppuun. Natrium-kalium-pumppu vastaanottaa ∆g: n (vapaan energian), jonka avulla se voi tehdä konformaatiomuutoksen vapauttaen kolme natriumionia solun ulkopuolelle.

kaksi proteiiniin sitoutunutta solunulkoista kaliumionia (K+) aiheuttaa proteiinin muodon muutoksen ja fosfaatin purkautumisen. Kun natrium-kalium-pumppuun luovutetaan vapaata energiaa, tapahtuu endergoninen reaktio.

Energiakytkentä ja metabolia

solujen aineenvaihdunnassa eli ravinteiden synteesissä ja hajoamisessa spesifiset molekyylit on hieman muunnettava substraateiksi, joita tarvitaan reaktiosarjan tulevissa vaiheissa.

hyvin ensimmäisten soluhengitysvaiheiden aikana tapahtuu glykolyysiä (glukoosin hajottamista). Tässä ATP on välttämätön glukoosin fosforylaatioprosessissa, jolloin syntyy epävakaa mutta suurienerginen Välituote.

fosforylaatioreaktio saa aikaan transformaation, jonka kautta ”fosforyloitu glukoosimolekyyli” muutetaan entsyymien avulla ”fosforyloiduksi sokerifruktoosiksi”.

tämä fruktoosi on tärkeä Välituote glykolyysiprosessissa. Tässä ATP: n hydrolyysi, joka on eksergoninen reaktio, yhdistyy endergoniseen reaktioon (glukoosin konversio), jota käytetään aineenvaihdunnassa.

Energiakytkennän merkitys

minkä tahansa ATP-molekyylin hydrolyysiprosessi helpottaa suurienergiaisten sidosten (fosfaattisidosten) hajoamista. Prosessissa suuret energiamäärät vapautuvat eksergonisessa muodossa. Kytkentäprosessi auttaa muuntamaan syntyneen energian endergoniseen muotoon varmistaen, ettei energia häviä lämpönä.

kytkentä tapahtuu usein keskinäisen välivaiheen kautta. Tämä tarkoittaa, että tietyn reaktion lopputuote vastaanotetaan ja käytetään toisessa reaktiossa reaktanttina.

kun kytkentäprosessissa on mukana ATP-molekyyli, yhteinen Välituote on useimmiten fosforyloitu molekyyli. Hyvä esimerkki siitä, miten prosessi toimii sakkaroosin luomisessa fruktoosista ja glukoosista.

tällöin sakkaroosin muodostuminen vaatii energiapanoksen: sen ΔG on standardiolosuhteissa noin +27KJ / mol. Toisaalta ATP: n hydrolyysi tuottaa noin-30kj/mol vakioasetuksissa.

tämä tarkoittaa, että prosessin tuottama energia riittää tyydyttämään sakkaroosimolekyylisynteesin energiantarpeen.

tässä on yleensä kaksi reaktiota, joista

• muodostuu Välituote (fosforyloitu glukoosi) energiaa kuluttavalla reaktiolla.
• glukoosiväliaineen ja fruktoosin välinen reaktio sakkaroosin tuottamiseksi on toinen. Koska glukoosi-P on melko epästabiili, tämä reaktio on spontaani ja tuottaa energiaa.

johtopäätös Energiakytkennästä

joitakin reaktioita esiintyy ja vapautuu energiaa, kuten ATP-molekyylin hydrolyysi. Toisaalta jotkin muut reaktiot vaativat jonkin verran energiaa tapahtuakseen.

energiakytkentä on tarpeen, jotta ensimmäisessä reaktiossa syntyvä energia ei mene hukkaan lämpönä.

sen sijaan sitä voidaan käyttää toisen energiaa vaativan reaktion polttoaineena.

asiaan liittyvät resurssit

• kaikki mitä sinun tarvitsee tietää kasvistosta ja eläimistöstä
• 19 + Energiansäästömenetelmät: Eco-Friendly Ways to Reduce Energy
• a Definitive Guide to Building Energy Management Systems

Green Coast on uusiutuvan energian ja vihreän elämän yhteisö, joka keskittyy auttamaan muita elämään parempaa ja kestävämpää elämää.

uskomme, että energiasta ja vihreästä elämästä on tullut aivan liian monimutkaista, joten loimme useita erilaisia oppaita rakentamaan kestävää pohjaa tulevaisuudellemme.

Seuraa meitä Twitterissä ja Facebookissakin.