vad är energikoppling? Hur fungerar det egentligen? Här är en fullständig guide till allt du behöver veta om energikoppling.

kemiska reaktioner kan ha olika former. Medan vissa av dessa reaktioner kräver energi att äga rum, producerar andra å andra sidan energi. Till exempel är en katabolismskemisk reaktion den som producerar energi, medan en anabolismreaktion är den som kräver energi.

Så, vad är energikoppling? I den här artikeln kommer vi att undersöka djupare vad energikoppling innebär, liksom hur det fungerar.

men, första saker först. Låt oss först titta på definitionen av energikoppling.

Vad är Energikoppling?

När vi pratar om energikoppling hänvisar det till processen för energiöverföring, från en katabolismreaktion till en anabolismskemisk reaktion. Det hänvisar helt enkelt till processen att använda en exergonisk process för att underlätta en endergonisk process.

detta innebär att energin en exergonic process release används för att möjliggöra en endergonic process. I denna process är ATP nödvändig. ATP fungerar som energivaluta för energikopplingsprocessen.

i huvudsak används ATP i olika kemiska reaktioner som behöver energi, som en booster för dessa reaktioner.

i organismer visas energikoppling typiskt baserat på ATP-produktion och hydrolys. Kataboliska reaktioner genererar ATP, medan ATP produceras, driver framåt de anabola reaktionerna.

i elektronikfältet avser energikoppling antingen en önskvärd eller en oönskad energiöverföring från ett medium till ett annat — till exempel energiöverföring från en optisk fiber eller en metallkabel till ett annat medium. Kopplingen kan också hänvisa till överföring av elektrisk energi till ett annat kretssegment från ett annat segment.

så, vad är ATP: s roll i denna Process?

innan vi kommer in i vilken roll ATP spelar i energikoppling, låt oss förstå betydelsen av vissa termer i detta ämne.

• endergonisk reaktion: Termen används för att beskriva en kemisk reaktion som tar in energi (värme) från miljön.
• exergonisk reaktion: Detta beskriver en reaktion som genererar eller släpper ut energi i miljön.
• Gibbs fri energi: Detta är mängden maximal ansträngning som är tillgänglig, till följd av ett system under konstant tryck och temperatur.
• hydrolys: detta är en kemisk nedbrytningsprocess som innebär att bindningen delas genom tillsats av vatten.
• ATP (adenosintrifosfat): En kemisk förening (organisk) som används för att ge energi som driver många processer i levande organismers celler. Dessa inkluderar saker som nervimpulsförökning, muskelkontraktioner, kemisk syntes och mer.

Hur spelar ATP en roll i Energikoppling

Tja, ATP i cellulära processer betraktas vanligtvis som energivalutan. Det erbjuder den energi som behövs för både endergoniska (energikrävande) reaktioner och exergoniska (energigenererande) reaktioner, som behöver en liten energiinmatning för aktivering.

den energi som krävs för dessa reaktioner genereras när en reaktion bryter de kemiska bindningarna i ATP. Energin som genereras från reaktionen kan användas för att driva cellulära processer. Det är bra att notera att ju mer bindningarna som finns i en molekyl, desto högre energipotential har den.

och eftersom dessa bindningar i ATP är lätta att bryta och omvandla, fungerar ATP ungefär som ett batteri (uppladdningsbart) för att driva olika cellulära processer direkt från proteinsyntes till DNA-replikation.

en viktig sak att notera är dock att ATP-molekylen är mycket instabil. Därför bör det sättas i arbete så snabbt som möjligt minst det dissocierar. ATP-molekylen disassocierar naturligt för att bilda ADP + Pi, vilket frigör den fria energin i processen som värme.

processen, genom vilken energin inom dessa bindningar av ATP utnyttjas, är vad vi kallar energikoppling. Detta innebär att ATP är drivkraften i energikoppling.

men hur mycket energi (fri energi) genereras naturligt från ATP-hydrolysprocessen? Och hur mycket av denna energi är användbar för cellulärt arbete?

Tja, hydrolysen av exakt en mol av en ATP-molekyl, beräknad som kg (fri energi) är -7,3 kcal/mol (-30,5 kJ / mol). Detta är endast möjligt under normala förhållanden.

å andra sidan fördubblar den fria energin (fri energi) för hydrolys i en levande cell nästan mängden vid standardinställningar. Det är 14 kcal/mol (-57 kJ / mol).

hur Energikoppling fungerar

natrium-Kaliumpumpar

natrium-kaliumpumparna kan illustrera ett utmärkt exempel på energikoppling. Här kombinerar celler en exergonisk reaktion (ATP-hydrolys) med en endergonisk reaktion av en cellulär process.

till exempel pumpar transmembranjonpumparna som finns i nervceller, pumpar joner genom cellmembran, för att generera en åtgärdspotential med hjälp av den fria energin från ATP. En natrium-kaliumpump skjuter ut natrium (Na) från en cell och kalium (K) in i en cell.

hydrolysering av ATP-molekylen hjälper till att överföra sitt gammafosfat, genom fosforyleringsprocessen, till proteinpumpen. Natrium-kaliumpumpen tar emot den fria energin (fri energi), som gör det möjligt för den att genomgå en konformationsförändring som frigör tre natriumjoner till utsidan av cellen.

två extracellulära kaliumjoner (K+), som är bundna till proteinet, orsakar en förändring i formen av proteinet och utmatningen av fosfatet. När fri energi doneras till natrium-kaliumpumpen sker en endergonisk reaktion.

Energikoppling och Metabolism

i cellulär metabolism, eller näringsämnets syntes och nedbrytning, måste specifika molekyler transformeras något för att bli substrat som är nödvändiga för kommande steg i reaktionsserien.

under de allra första cellulära respirationsstegen sker glykolys (nedbrytning av glukos). Här är ATP nödvändigt för glukosfosforyleringsprocessen, vilket skapar en instabil men hög energi mellanprodukt.

fosforyleringsreaktionen medför en transformationsförändring genom vilken den ” fosforylerade glukosmolekylen ”omvandlas till” fosforylerad sockerfruktos ” med hjälp av enzymer.

denna fruktos är en viktig mellanprodukt för glykolysprocessen att hända. Här är ATP-hydrolysen, som är en exergonisk reaktion, kopplad till en endergonisk reaktion (omvandling av glukos) som ska användas i ämnesomsättningen.

betydelsen av Energikoppling

hydrolysprocessen för vilken ATP-molekyl som helst underlättar nedbrytningen av högenergibindningar (fosfatbindningar). I processen frigörs höga energimått i en exergonisk form. Kopplingsprocessen hjälper till att omvandla den energi som genereras till en endergonisk form, vilket säkerställer att energin inte går förlorad som värme.

koppling sker ofta genom en ömsesidig mellanprodukt. Detta innebär att slutprodukten av en viss reaktion tas emot och används i en annan reaktion som reaktant.

När kopplingsprocessen involverar en ATP-molekyl är den vanliga mellanprodukten i de flesta fall en fosforylerad molekyl. Ett bra exempel på hur processen fungerar är att skapa sackaros från fruktos och glukos.

i detta fall kräver bildandet av sackaros en inmatning av energi: dess KUBG är ca +27kj / mol inom standardvillkor. Å andra sidan producerar en ATP-hydrolys runt-30kj/mol inom standardinställningarna.

vad detta betyder är att den energi som processen genererar är tillräcklig för att tillgodose energibehovet i sackarosmolekylsyntesen.

det finns normalt två reaktioner här, inklusive:

• bildandet av en mellanliggande (fosforylerad glukos) genom en energikrävande reaktion.
• en reaktion mellan glukosmellanprodukten och fruktos för att producera sackaros är den andra. Eftersom glukos-P är ganska instabil är denna reaktion spontan och genererar energi.

slutsats om Energikoppling

vissa reaktioner uppstår och frigör energi, såsom hydrolys av en ATP-molekyl. Å andra sidan kräver vissa andra reaktioner lite energi att hända.

energikoppling är nödvändig för att säkerställa att den energi som genereras i den första reaktionen inte går till spillo som värme.

istället kan den användas som bränsle för den andra reaktionen som kräver energi.

relaterade resurser

• allt du behöver veta om Flora och Fauna
• 19 + Energibesparingsmetoder: Miljövänliga sätt att minska energi
• en definitiv Guide till att bygga energihanteringssystem

Green Coast är en förnybar energi och ett grönt levande samhälle som fokuserar på att hjälpa andra att leva ett bättre och mer hållbart liv.

Vi tror att energi och grönt liv har blivit alldeles för komplext, så vi skapade ett antal olika guider för att bygga en hållbar grund för vår framtid.

Följ oss på Twitter och Facebook.