Wat is energiekoppeling? Hoe werkt het eigenlijk? Hier is een volledige gids van alles wat u moet weten over energiekoppeling.

chemische reacties kunnen verschillende vormen aannemen. Terwijl sommige van deze reacties energie nodig hebben om plaats te vinden, produceren andere daarentegen energie. Bijvoorbeeld, is een katabolisme chemische reactie degene die energie produceert, terwijl een anabolisme reactie degene is die energie vereist.

dus, wat is energiekoppeling? In dit artikel, we gaan dieper te verkennen wat energie koppeling met zich meebrengt, evenals hoe het werkt.

maar, eerste dingen eerst. Laten we eerst kijken naar de definitie van de energiekoppeling.

Wat is Energiekoppeling?

wanneer we spreken van energiekoppeling, verwijst het naar het proces van energieoverdracht, van een katabolisme reactie op een anabolisme chemische reactie. Het verwijst simpelweg naar het proces van het gebruik van een exergonisch proces om een endergonisch proces te vergemakkelijken.

Dit betekent dat de energie die een exergonisch proces vrijmaakt wordt gebruikt om een endergonisch proces mogelijk te maken. In dit proces is ATP noodzakelijk. De ATP fungeert als de energievaluta voor het energiekoppelingsproces.

in essentie wordt ATP gebruikt in verschillende chemische reacties die energie nodig hebben, als booster voor deze reacties.

bij organismen wordt de energiekoppeling meestal weergegeven op basis van ATP-productie en hydrolyse. De katabole reacties produceren ATP, terwijl ATP geproduceerd, drijft vooruit de anabole reacties.

op het gebied van elektronica verwijst energiekoppeling naar een wenselijke of ongewenste energieoverdracht van het ene medium naar het andere, bijvoorbeeld energieoverdracht van een optische vezel of een metalen kabel naar een ander medium. De koppeling kan ook verwijzen naar de transmissie van elektrische energie naar een ander circuit segment van een ander segment.

dus, wat is de rol van de ATP in dit proces?

voordat we ingaan op welke rol de ATP speelt in energiekoppeling, laten we de Betekenis van enkele termen in dit onderwerp begrijpen.

• Endergonische reactie: De term wordt gebruikt om een chemische reactie te beschrijven die energie (warmte) uit de omgeving opneemt.
• Exergonische reactie: Dit beschrijft een reactie die energie genereert of afgeeft in het milieu.
• Gibbs vrije energie: Dit is de maximale inspanning die beschikbaar is als gevolg van een systeem onder constante druk en temperatuur.
• hydrolyse: dit is een chemisch ontledingsproces waarbij de binding wordt gesplitst door toevoeging van water.
• ATP (adenosinetrifosfaat): Een chemische verbinding (organisch) die wordt gebruikt om energie te leveren die talrijke processen in de cellen van levende organismen drijft. Deze omvatten dingen zoals zenuwimpuls propagatie, spiercontracties, chemische synthese, en meer.

hoe speelt ATP een rol in Energiekoppeling

ATP in cellulaire processen wordt doorgaans beschouwd als de energievaluta. Het biedt de energie die nodig is voor zowel endergone (energie-verbruikende) reacties, als exergone (energie-genererende) reacties, die een kleine energie-input nodig hebben voor activering.

de energie die nodig is voor deze reacties wordt gegenereerd wanneer een reactie de chemische bindingen in het ATP breekt. De energie die uit de reactie wordt opgewekt kan worden gebruikt om cellulaire processen te drijven. Het is goed om op te merken dat, hoe meer de bindingen aanwezig zijn in een molecuul, hoe hoger het energiepotentieel het heeft.

en omdat deze bindingen in het ATP gemakkelijk te breken en te transformeren zijn, werkt ATP als een batterij (oplaadbare) om verschillende cellulaire processen aan te drijven, van eiwitsynthese tot DNA-replicatie.

een belangrijk ding om op te merken is echter dat het ATP-molecuul zeer onstabiel is. Daarom moet het zo snel mogelijk aan het werk worden gezet op zijn minst dissociëren. De ATP-molecule distantieert zich natuurlijk om ADP + Pi te vormen, vrijgevend de vrije energie in het proces als hitte.

het proces, waardoor de energie binnen deze bindingen van de ATP wordt benut, is wat we noemen energiekoppeling. Dit betekent dat ATP de drijvende kracht is in energiekoppeling.

maar hoeveel energie (vrije energie) wordt van nature opgewekt uit het ATP-hydrolyseproces? En, hoeveel van deze energie is nuttig voor cellulair werk?

de hydrolyse van precies één mol van een ATP-molecuul, berekend als ∆G (vrije energie) is -7,3 kcal/mol (-30,5 kJ/mol). Dit is alleen mogelijk onder standaardomstandigheden.

anderzijds verdubbelt de ∆G (vrije energie) voor hydrolyse in een levende cel bijna de hoeveelheid bij standaardinstellingen. Dat is 14 kcal / mol (-57 kJ/mol).

Hoe werkt de Energiekoppeling

Natriumkaliumpompen

de natrium-kaliumpompen kunnen een uitstekend voorbeeld van energiekoppeling illustreren. Hier, combineren de cellen een exergone reactie (ATP hydrolyse) met een endergone reactie van een cellulair proces.

bijvoorbeeld, de transmembraanionenpompen die aanwezig zijn in zenuwcellen, pompen ionen door celmembranen, om een actiepotentiaal te genereren, met behulp van de vrije energie van ATP. Een natrium-kaliumpomp duwt natrium (Na) uit een cel, en kalium (K) in een cel.

hydrolyseren van het ATP-molecuul helpt het gammafosfaat via het fosforylatieproces over te brengen naar de eiwitpomp. De natrium-kaliumpomp ontvangt ∆G (vrije energie), die het toelaat om een conformational verandering te ondergaan die drie natriumionen aan de buitenkant van de cel vrijgeven.

twee extracellulaire kaliumionen (K+), die aan het eiwit gebonden zijn, veroorzaken een verandering in de vorm van het eiwit en de afscheiding van het fosfaat. Wanneer vrije energie wordt gedoneerd aan de natrium-kaliumpomp, vindt een endergonische reactie plaats.

Energiekoppeling en metabolisme

in het cellulaire metabolisme, of de synthese en afbraak van nutriënten, moeten specifieke moleculen enigszins worden getransformeerd tot substraten die nodig zijn voor toekomstige stappen in de reeks reacties.

tijdens de allereerste cellulaire ademhaling vindt glycolyse (afbraak van glucose) plaats. Hier, is ATP noodzakelijk voor glucose phosphorylation proces, dat een onstabiele maar high-energy tussenpersoon tot stand brengt.

De fosforyleringsreactie veroorzaakt een transformationele verandering waardoor het” gefosforyleerde glucosemolecuul “met behulp van enzymen wordt omgezet in” gefosforyleerde suikerfructose”.

deze fructose is een belangrijk tussenproduct voor het glycolyse proces. Hier, wordt de ATP hydrolyse, die een exergone reactie is, gekoppeld aan een endergone reactie (omzetting van glucose) die in metabolisme moet worden gebruikt.

belang van Energiekoppeling

het hydrolyseproces van een ATP-molecuul vergemakkelijkt de afbraak van hoog-energetische bindingen (fosfaatbindingen). In het proces worden hoge metingen van energie vrijgegeven in een exergonische vorm. Het koppelingsproces helpt om de opgewekte energie om te zetten in een endergonische vorm, zodat de energie niet verloren gaat als warmte.

koppeling vindt vaak plaats via een onderling intermediair. Dit betekent dat het eindproduct van een bepaalde reactie wordt ontvangen en gebruikt in een andere reactie als reactant.

wanneer bij het koppelingsproces een ATP-molecuul betrokken is, is het gebruikelijke tussenproduct in de meeste gevallen een gefosforyleerd molecuul. Een goed voorbeeld van hoe het proces werkt is het creëren van sucrose uit fructose en glucose.

in dit geval vereist de vorming van sucrose een input van energie: de ΔG is ongeveer +27kJ/mol binnen standaardomstandigheden. Anderzijds, produceert een ATP hydrolyse rond-30kJ / mol binnen de standaardinstellingen.

Dit betekent dat de energie die het proces genereert voldoende is om tegemoet te komen aan de energiebehoefte van de sucrose-molecuulsynthese.

Er zijn hier normaal gesproken twee reacties, waaronder:

• de vorming van een intermediair (gefosforyleerd glucose) door een energieverbruikende reactie.
• een reactie tussen het glucosemedium en fructose om sucrose te produceren is de tweede. Aangezien glucose-P vrij onstabiel is, is deze reactie spontaan en genereert energie.

conclusie inzake Energiekoppeling

sommige reacties treden op en geven energie af, zoals de hydrolyse van een ATP-molecuul. Aan de andere kant, sommige andere reacties vereisen wat energie te gebeuren.

Energiekoppeling is noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de bij de eerste reactie opgewekte energie niet als warmte wordt verspild.

in plaats daarvan kan het worden gebruikt als brandstof voor de tweede reactie die energie vereist.

gerelateerde bronnen

• alles wat u moet weten over Flora en Fauna
• 19 + methoden voor energiebesparing: Eco-Friendly Ways to Reduce Energy
• A Definitive Guide to Building Energy Management Systems

Green Coast is een gemeenschap voor hernieuwbare energie en groen leven die zich richt op het helpen van anderen om een beter en duurzamer leven te leiden.

wij geloven dat energie en groen leven veel te complex zijn geworden, dus hebben we een aantal verschillende gidsen gemaakt om een duurzame basis voor onze toekomst te bouwen.

Volg ons op Twitter en Facebook.