Ce este cuplarea energiei? Cum funcționează de fapt? Iată un ghid complet despre tot ce trebuie să știți despre cuplarea energetică.

reacțiile chimice pot lua diferite forme. În timp ce unele dintre aceste reacții necesită energie pentru a avea loc, altele, pe de altă parte, produc energie. De exemplu, o reacție chimică de catabolism este cea care produce energie, în timp ce o reacție de anabolism este cea care necesită energie.

deci, ce este cuplarea energiei? În acest articol, vom explora mai adânc ceea ce implică cuplarea energetică, precum și modul în care funcționează.

dar, mai întâi lucrurile. Să ne uităm mai întâi la definiția cuplării energetice.

ce este cuplarea energetică?

când vorbim de cuplare energetică, se referă la procesul de transfer de energie, de la o reacție de catabolism la o reacție chimică anabolică. Se referă pur și simplu la procesul de utilizare a unui proces exergonic pentru a facilita un proces endergonic.

aceasta înseamnă că energia eliberată de un proces exergonic este utilizată pentru a permite un proces endergonic. În acest proces, ATP este necesar. ATP acționează ca monedă energetică pentru procesul de cuplare a energiei.

în esență, ATP este utilizat în diferite reacții chimice care au nevoie de energie, ca un rapel pentru aceste reacții.

în organisme, cuplarea energetică este de obicei prezentată pe baza producției de ATP și a hidrolizei. Reacțiile catabolice generează ATP, în timp ce ATP produs, conduce înainte reacțiile anabolice.în domeniul electronicii, cuplarea energetică se referă fie la o transmisie de energie dorită, fie la o transmisie de energie nedorită de la un mediu la altul — de exemplu, transferul de energie de la o fibră optică sau un cablu metalic, la un mediu diferit. Cuplajul se poate referi, de asemenea, la transmiterea energiei electrice către un segment de circuit diferit de un alt segment.

Deci, care este rolul ATP în acest proces?

înainte de a intra în ce rol joacă ATP în cuplarea energiei, să înțelegem semnificația unor termeni din acest subiect.

• reacție Endergonică: Termenul este folosit pentru a descrie o reacție chimică care preia energie (căldură) din mediu.
• reacție Exergonică: aceasta descrie o reacție care generează sau eliberează energie în mediu.
• energie liberă Gibbs: aceasta este cantitatea de efort maxim disponibil, care rezultă dintr-un sistem sub presiune și temperatură constantă.
• hidroliza: acesta este un proces de descompunere chimică care implică divizarea legăturii prin adăugarea de apă.
• ATP (adenozin trifosfat): Un compus chimic (organic) folosit pentru a furniza energie care conduce numeroase procese în celulele organismelor vii. Acestea includ lucruri precum propagarea impulsurilor nervoase, contracțiile musculare, sinteza chimică și multe altele.

cum joacă ATP un rol în cuplarea energetică

Ei bine, ATP în procesele celulare este de obicei considerată ca fiind moneda energetică. Oferă energia necesară atât pentru reacțiile endergonice (consumatoare de energie), cât și pentru reacțiile exergonice (generatoare de energie), care au nevoie de o cantitate mică de energie pentru activare.

energia necesară pentru aceste reacții este generată atunci când o reacție rupe legăturile chimice din ATP. Energia generată de reacție poate fi utilizată pentru a conduce procesele celulare. Este bine să rețineți că, cu cât sunt mai multe legături prezente într-o moleculă, cu atât este mai mare potențialul energetic pe care îl are.și, deoarece aceste legături din ATP sunt ușor de rupt și transformat, ATP acționează la fel ca o baterie (una reîncărcabilă) pentru a alimenta diferite procese celulare chiar de la sinteza proteinelor la replicarea ADN-ului.un lucru important de remarcat, totuși, este că molecula ATP este extrem de instabilă. Prin urmare, ar trebui să fie pus la locul de muncă cât mai repede posibil cel disociază. Molecula ATP se disociază în mod natural pentru a forma ADP + Pi, eliberând energia liberă în proces sub formă de căldură.

procesul prin care energia din aceste legături ale ATP este valorificată, este ceea ce numim cuplare energetică. Aceasta înseamnă că ATP este forța motrice a cuplării energetice.dar, câtă energie (energie liberă) este generată în mod natural din procesul de hidroliză ATP? Și cât de mult din această energie este utilă pentru munca celulară?

Ei bine, hidroliza exactă a unui mol dintr-o moleculă de ATP, calculată ca G (energie liberă) este de -7,3 kcal/mol (-30,5 kJ / mol). Acest lucru este posibil numai în condiții standard.

pe de altă parte, g-ul (energia liberă) pentru hidroliză într-o celulă vie aproape dublează cantitatea la setările standard. Aceasta este de 14 kcal / mol (-57 kJ/mol).

cum funcționează cuplarea energetică

Pompe sodiu-potasiu

pompele sodiu-potasiu pot ilustra un excelent exemplu de cuplare energetică. Aici, celulele combină o reacție exergonică (hidroliza ATP) cu o reacție endergonică a unui proces celular.

de exemplu, pompele de ioni transmembranari prezente în celulele nervoase, pompează ionii prin membranele celulare, pentru a genera un potențial de acțiune, folosind energia liberă din ATP. O pompă de sodiu-potasiu împinge sodiul (Na) dintr-o celulă și potasiul (K) într-o celulă.hidrolizarea moleculei ATP ajută la transferul fosfatului gamma, prin procesul de fosforilare, în pompa de proteine. Pompa sodiu-potasiu primește g (energie liberă), care îi permite să sufere o schimbare conformațională eliberând trei ioni de sodiu în exteriorul celulei.

doi ioni de potasiu extracelulari (K+), care sunt legați de proteină, determină o modificare a formei proteinei și descărcarea fosfatului. Când energia liberă este donată pompei de sodiu-potasiu, are loc o reacție endergonică.

cuplarea energiei și metabolismul

în metabolismul celular sau sinteza și descompunerea nutrienților, moleculele specifice trebuie ușor transformate pentru a deveni substraturi necesare pentru etapele viitoare din seria de reacții.

în timpul etapelor inițiale de respirație celulară, are loc glicoliza (descompunerea glucozei). Aici, ATP este necesar pentru procesul de fosforilare a glucozei, ceea ce creează un intermediar instabil, dar cu energie ridicată.

reacția de fosforilare aduce o schimbare transformațională prin care „molecula de glucoză fosforilată” este transformată în „fructoză de zahăr fosforilat” folosind enzime.

această fructoză este un intermediar important pentru procesul de glicoliză. Aici, hidroliza ATP, care este o reacție exergonică, este cuplată cu o reacție endergonică (conversia glucozei) pentru a fi utilizată în metabolism.

importanța cuplării energetice

procesul de hidroliză al oricărei molecule ATP facilitează descompunerea legăturilor de mare energie (legături fosfat). În acest proces, măsurile ridicate de energie sunt eliberate într-o formă exergonică. Procesul de cuplare ajută la transformarea energiei generate într-o formă endergonică, asigurându-se că energia nu se pierde sub formă de căldură.

cuplarea are loc adesea printr-un intermediar reciproc. Aceasta înseamnă că produsul final al unei anumite reacții este primit și utilizat într-o altă reacție ca reactant.

când procesul de cuplare implică o moleculă ATP, intermediarul comun este, în majoritatea cazurilor, o moleculă fosforilată. Un bun exemplu al modului în care funcționează procesul este crearea zaharozei din fructoză și glucoză.

în acest caz, formarea de zaharoză necesită un aport de energie: valoarea sa de aproximativ +27KJ/mol în condiții standard. Pe de altă parte, o hidroliză ATP produce în jur de-30kj/mol în setările standard.aceasta înseamnă că energia pe care procesul o generează este suficientă pentru a satisface cerințele energetice din sinteza moleculei de zaharoză.

există în mod normal două reacții aici, inclusiv:

• formarea unui intermediar (glucoză fosforilată) printr-o reacție consumatoare de energie.
• o reacție între intermediarul de glucoză și fructoză pentru a produce zaharoză este a doua. Deoarece glucoza-P este destul de instabilă, această reacție este spontană și generează energie.

concluzie privind cuplarea energiei

unele reacții apar și eliberează energie, cum ar fi hidroliza unei molecule ATP. Pe de altă parte, unele alte reacții necesită o anumită energie pentru a se întâmpla.

cuplarea energiei este necesară pentru a se asigura că energia generată în prima reacție nu se pierde sub formă de căldură.

în schimb, poate fi folosit ca combustibil pentru a doua reacție care necesită energie.

Resurse conexe

• tot ce trebuie să știți despre floră și faună
• 19+ metode de conservare a energiei: Eco-Friendly moduri de a Reduce energia
• Un ghid definitiv pentru construirea sistemelor de Management al energiei

Green Coast este o energie regenerabilă și comunitate de viață verde axat pe a ajuta pe alții să trăiască o viață mai bună, mai durabilă.

credem că energia și viața verde au devenit mult prea complexe, așa că am creat o serie de ghiduri diferite pentru a construi o bază durabilă pentru viitorul nostru.

Urmați-ne pe Twitter și Facebook.