Kémia | Biokémia » Magas csoportátviteli potenciálú vegyületek, a kapcsolt reakciók elve, jelentősége

Magas csoportátviteli potenciálú vegyületek, a kapcsolt reakciók elve, jelentősége  Magas csoportátviteli potenciálú vegyületek          A tápanyagok (szénhidrázok, fehérjék, zsírok) szerves molekulák, amelyek olyan kötésekben tartalmaznak hidrogént, hogy azt oxidoredukciók révén képesek átadni speciális hidrogénszállító molekuláknak. Több, különböző funkciójú hidrogénszállító molekula játszik szerepet az anyagcserében, az energiatranszformáció folyamatában azonban a NAD+ és a FAD redoxciklusa döntő jelentőségű. A metabolizmus során képződő NADH-t és FADH 2 -t képes a sejt végül úgy oxidálni (terminális oxidáció), hogy ehhez kapcsoltan egy endergonikus foszforiltranszfer történik; ADP foszforilálódik és ATP keletkezik (oxidatív foszforiláció). Az anyagcsere reakcióinak jelentős része valamilyen atomcsoport vagy adott esetben elektron, proton átvitelével jár.

Rendszerezésüknek az egyik –számos következtetés levonására alkalmat adó– módja, amikor a kategorizálás az átvitt csoport alapján történik. A csoportátvitel eszköze egy közös intermedier, átvivő molekula. Azonos típusú csoportátviteli reakciók különböző molekulák közt, azonos átvivő közbeikatatásával bonyolódnak. A csoportátvivő molekulák az élővilágban univerzálisak. Egyszerre donorok és akceptorok, képesek az átvitt csoportot felvenni és leadni. A csoportátvitelt kevés kivételtől eltekintve enzimek katalizálják. Számos biokémiai reakció esetében ezért a reakció feltétele nemcsak a reagáló molekulák és az enzim, hanem a koenzim funkciót betöltő, átvivő molekula jelenléte is. Ezek a vegyületek legtöbbször vízoldékony vitaminok, illetve azok származékai. A csoportátvitel tendenciája a csoportátviteli potenciállal jellemezhető. A csoportátviteli potenciált a csoportátviteli reakció ΔG0’-értéke

határozza meg. Az energiatranszformáció szempontjából elsősorban a foszforil- és az elektrontranszfer kitüntetett fontosságú. A foszforil-transzferben az adenozin-foszfátok szerepe a legfontosabb. Az ATP adeninből, ribózból és három foszfátcsoportból áll, a sejtben Mg2+-komplexet alkot, terminális foszfátjainak hidrolízise, mint exergonikus reakció, számos endergonikus reakcióhoz kapcsolódhat. A foszfátvegyüketek aszerint, hogy a foszfátcsoport hidrolízisének ΔG0’-értékei hogyan viszonyulnak az ATP terminális foszfátja hidrolízisének ΔG0’-értékéhez, ez alatti és feletti részre oszthatók. Az ez alatti foszfátvegyületek az ún alacsony átvitelű potenciálú vegyületek. A magasabb (>30 kJ/mol) ΔG0’-értékkel hidrolizáló foszfátcsoporttal rendelkező vegyületek az ún. magas csoportátviteli potenciálú vegyületek. Foszfátvegyület foszfoenol-piruvát karbamil-foszfát 1,3*-biszfoszfoglicerát keratin-foszfát

3’5’-cAMP ATP (ADP) ADP (AMP) pirofoszfát gl-1-P gl-6-P fr-6-P ΔG0’ (kJ/mol) -61,9 -51,4 -49,3 -13,4* -43,7 -49,7 -30,5 -27,6 -27,6 -20,9 -13,8 -15,9  A kapcsolt reakciók elve, jelentősége       Ha egy reakció ΔG-értéke negatív, akkor a reakció exergonikus, a reakció energiabevitel nélkül, „spontán” végbemehet. Ha ΔG-értéke pozitív, akkor a reakció endergonikus, nem megy végbe spontán, csak megfelelő feltételek esetén. A megfelelő feltételt az exergonikus és endergonikus reakciók kapcsolása jelenti. Ennek lényege, hogy a kapcsolt endergonikus/exergonikus reakciók eredő, nettő szabadentalpia-változása negatív. Ez a kapcsolódás a szervezet szintjén elv, absztrakció; az egyes kapcsolt reakciók szintjén azonban konkrét fehérjék (elsősorban enzimmolekulák) felszínén és részvételévek zajló történés. Az élő szervezetben végbemenő biokémiai reakciók döntő többsége gyakorlatilag nem

megy végbe spontán akkor sem, ha a ΔG értéke negatív, mivel e reakció aktiválási energiája többnyire nagy. Sebességük az enzimaktivitások aktuális szabályozottságától függ. Endergonikus reakció spontán végbemenetele termodinamikailag nem lehetséges, ez enzim közreműködésével sem következhet be. A szervezetben azonban számos endergonikus reakciónak kell az életben maradáshoz lezajlania. Ehhez van szükség olyan kapcsolt reakcióhoz, ami exergonikus, és annak szabadentalpia-változásának abszolút értéke nagyobb, mint az endergonikus részreakcióé. Így a nettó szabadentalpia-változás értéke kisebb, mint nulla