|
5.2. Biokimyoviy reaktsiyalar energetikasi (organizmda energiya
almashinuvi)
Moddalar almashinuvi doimo energiya almashinuvi bilan birga sodir bo`ladi. Kimyoviy reaktsiyalarida energiya hosil bo`lishining o`zaro munosabatini tekshirish biokimyoda muhim ahamiyatga ega. Chunki hujayraning hayoti doimo oziqadagi kimyoviy moddalarning potentsial energiyasi fiziologik funktsiyalar
(muskulning qisqarishi, nerv impulslarining o`tkazilishi, turli sintetik jarayonlar va hokazolar) ni bajarishda foydalaniladigan shaklga aylanishiga bog`liq.
Tirik sistemalarda energiya almashinuvini termodinamikani biologiyaga tadbig`i bilan shug`ullanadigan bioenergetika fani o`rganadi. Jarayonlarning umumiy energetik balansini tuzishda Gess qonuni muhim ahamiyatga ega. Qonunga ko`ra, kimyoviy jarayonning issiqlik effekti oraliq bosqichlarga bog`liq bo`lmay, faqat sistemaning dastlabki va oxirgi holati bilan belgilanadi. Masalan,
yog` yoki uglevod kalorimetrik bombada yonganida ham, organizmda asta-sekin oksidlanganida ham oxirgi mahsulot suv va karbonat angidriddir. 1 g yog`dan 9300 kaloriya, 1 g uglevoddan 4200 kaloriya issiqlik ajraladi. Ammo oqsillarning
yonishi va organizmda oksidlanishidan ajraladigan energiya miqdori bir xil emas. 1 g oqsil kalorimetrik bombada 5700 kaloriya bersa, organizmda oksidlanganida
4300 kaloriya issiqlik ajratadi. Bunga sabab oqsillarni organizmda
parchalanishining oxirgi mahsuloti – siydikchil kalorimetrik bombada hosil bo`ladigan mahsulotlardan farqi o`zida ortiqcha energiya saqlaydi.
Energiyaning hamma turlari bir-biriga ekvivalent nisbatda o`ta oladi, lekin energiya turlaridan bo`lgan issiqlik boshqa shakllarga to`la o`ta olmaydi.
Ma`lumki, har qanday energiyani bir shakldan ikkinchi shaklga o`tishida ma`lum qismi yo`qotiladi. Energiyani bir qismi issiqlikka aylanib, tarqalib ketadi va undan foydalanib bo`lmaydi. Bu hodisani tahlil qilish quyidagi muhim xulosaga olib keldi: sistemaning umumiy energiyasi bir xil emas, uning bir qismi foydali ish qilishi mumkin va u erkin energiya deb atalib, G harfi bilan ifodalanadi. Ikkinchi qismi esa ayni sharoitda ishga va energiyaning boshqa shakllariga o`ta olmaydi, unga bog`langan energiya deb ataladi.Yopiq sistemalarda erkin energiya o`z-o`zicha minimumga intiladi, ya`ni issiqlik issiqroq jismdan sovuqrog`iga o`tadi. Binobarin, issiqlikning ishga aylanishi ikki jism orasidagi haroratning farqiga bog`liq. Lekin issiqlikning bir qismigina ishga aylanadi. Har bir sistema uchun harorat farqi qancha kichik bo`lsa, bog`langan energiya shu qadar katta bo`ladi. Issiqlik qimmatini yo`qotgan qismiga entropiya deb ataladi va u S harfi bilan ifodalanadi.
Erkin energiyaning o`zgarishi sistemaning umumiy energiyasi (H) va entropiya o`zgarishidan kelib chiqadi: ∆G = ∆H - T∆S
T- mutlaq harorat. Formulada entalpiya o`zgarishining simvoli ∆H erkin va bog`langan energiya yig`indisini, T∆S esa bog`langan energiyaning o`zgarishini ifodalaydi.
Kimyoviy reaktsiyalar odatda, issiqlik effektlari bilan birga kuzatiladi. Ko`pincha erkin energiyaning kamayishi bilan kechadigan ekzergonik reaktsiya ∆G manfiy bo`ladi. Agar ∆G musbat bo`lib, reaktsiya sistema ichki energiyasining ortishi bilan borsa, u vaqtda reaktsiya endergonik hisoblanadi. Ammo ekzergonik reaktsiya davomida ajralib chiqadigan issiqlik erkin energiyaning o`zgarishini aks ettirmaydi, chunki entropiya o`zgarishini ham hisobga olish kerak.
Organizmda biokimyoviy jarayonlar odatda 7,0 ga yaqin pH qiymatida (neytral sharoitda) kechadi va ko`pincha H+ ionlarining hosil bo`lishi va iste`mol qilinishi bilan kuzatiladi. Shuning uchun energiya o`zgarishining standart sharoiti deb pH=7,0 (25˚C da) qabul qilingan va ∆G˚ ramzi bilan ko`rsatiladi. ∆G˚ boshlang`ich moddalarning erkin energiyasi bilan reaktsiya mahsulotlarining erkin energiyasi orasidagi farq.
Moddalar almashinuvi tavsifida erkin energiyadan foydalangan holda katabolik reaktsiyalar energiya ajratish bilan, anabolik reaktsiyalar esa energiya yutishi bilan boradi, deb aytish mumkin. Yuqori energetik yoki makroergik moddalar ular orasidagi energetik vositachilar vazifasini bajaradi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
