Молекулярная биология клетки - Уилсон Дж.
ISBN 5-03-001999-5
Скачать (прямая ссылка):
сколько кислорода потребовалось бы для окисления одного моля лимонной
кислоты? Согласуется ли наблюдаемая стехиометрия реакции окисления с
ожидаемой расчетной?
B. Почему в отсутствие кислорода добавление только щавелевоуксусной
кислоты вызывало накопление лимонной кислоты? Мог бы какой-либо другой
промежуточный продукт цикла обеспечить накопление лимонной кислоты в
присутствии кислорода?
Г. В конце своей статьи Кребс писал: "Таким образом, цикл лимонной
кислоты, по-видимому, присущ животным тканям, но отсутствует у дрожжей и
у бактерии Е. coli, судя по тому, что ни дрожжи, ни Е. coli не окисляют
лимонную кислоту со сколько-нибудь заметной скоростью". Почему, как вы
думаете, Кребс ошибался в этом вопросе?
7-5 Соотношение между изменением свободной энергии (AG) и концентрациями
реагирующих веществ и продуктов реакции имеет большое значение, поскольку
от него зависит направление спонтанных химических реакций. Представление
об этом соотношении необходимо для понимания превращений энергии в
клетках. Рассмотрим, например, гидролиз АТР до ADP и неорганического
фосфата (Р^:
АТР + H20-"ADP + Р;.
Изменение свободной энергии при гидролизе АТР выражается следующим
уравнением:
A G = AG0 + ЯГ In [ADP] [PJ / [АТР] = AG° +
2,3/?Tlog10 [ADP] [PJ/[ATP],
где концентрации выражены в молях (по условию, концентрации воды не
включается в это уравнение). Л-газовая постоянная,
1,98 х 10~3 ккал/К х моль; Т-температура по шкале Кельвина (на-
пример, при 37°С Г=310К); AG0 -изменение стандартной свободной энергии (
- 7,3 ккал/моль для гидролиза АТР до ADP и Р;).
А. Рассчитайте AG для гидролиза АТР. приняв, что концентрацш АТР, ADP
и Pj равны 1 М. Какова будет величина AG, если этн концентрации будут
равны 1 мМ?
Б. В покоящейся мышце концентрации АТР, ADP и Pi равны пример
Преобразование энергии: митохондрии и хлоропласты 75
о. о- Р~ н,о
°v /°' \ Л
V V О' у с 9" ADP А7Р V
V
| 1 т J I Т V J I
I
и-с-ОН О- -- Н- С- О- Р=0 • С-О-Р=0 у ¦
с-он ^ ----- " с=о
" I у Мутаза I I Енолаза || Пируват-
и Спонтанный i
Н-c-0-Р=0 Н-С-ОН о- С О- киназа с
процесс н_с_н
(!) о- li н н
н н Ь
3- фосфоглицерат 2-фосфоглицерат Фосфоенолпируват
(неустойчивое Пируват
промежуточное
соединение)
но 5, 1 и 10 мМ соответственно. Какова величина AG для гидролиза
АТР в этом случае?
В. Чему будет равна величина AG, когда реакция гидролиза достигнет
равновесия? Каким будет отношение [ATP]: [ADP] при равновесии, если [Р(]
= 10 мМ?
Г. Покажите, что при постоянной концентрации Р; величина AG будет
снижаться на 1,4 ккал/моль при каждом десятикратном увеличении отношения
[ATP]/[ADP] независимо от величины AG0 (например, AG уменьшается на 2,8
ккал/моль при 100-кратном изменении этого отношения; на 4,2 ккал/моль-при
1000-кратном изменении и т.д.)
7-6 Одна из двух стадий гликолиза, на которых образуется АТР,
представлена на рис. 7-2. В ходе этих реакций образуются АТР и пируват,
который затем превращается в ацетил-СоА и окисляется до С02 в цикле
лимонной кислоты. В анаэробных условиях из фосфоенолпирувата образуется
половина необходимого для клетки количества АТР. Эти реакции субстратного
фосфорилирования, названного так для того, чтобы отличать его от
окислительного фосфорилирования в митохондриях, следует разобрать в
первую очередь. Рассмотрим превращение 3-фосфоглицерата в
фосфоенолпируват (две первые реакции на рис. 7-2). Уравнение, связывающее
А<7° с константой равновесия, записывается таким образом:
AG° = -ЯПп К = - 2,3/?Tlog10 К,
где К - отношение концентраций продуктов к концентрациям
реагирующих веществ при равновесии.
A. Если 10 мМ 3-фосфоглицерата смешать с фосфоглицеромутазой,
катализирующей превращение этой кислоты в 2-фосфоглицерат (рис. 7-2), то
при 37°С равновесная концентрация 3-фосфоглицера-та станет равной 8,3 мМ,
а 2-фосфоглицерата -1,7 мМ. Как изменились бы равновесные концентрации,
если бы первоначально внесли 1 М 3-фосфоглицерата? Какова константа
равновесия (К) для превращения 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицерат и
какова величина AG0 для этой реакции?
Б. Если смешать 10 мМ фосфоенолпирувата с енолазой, катализирующей ее
превращение в 2-фосфоглицерат, то при 37°С равновесные концентрации 2-
фосфоглицерата и фосфоенолпирувата составят 2,9 и 7,1 мМ соответственно.
