Omdat een reactie thermodynamisch spontaan is, wil het niet zeggen dat de reactie ook zal
doorgaan onder specifieke cellulaire condities
Bv. glucose: Glucose + 6O2 => 6CO2 + 6H2O
=> is heel exo-energetisch en toch vindt het niet plaats op zichzelf
=> gunstige G’°: zeer negatief omdat:
Er veel C en H-bruggen gebroken moeten worden. Hierbij komt energie (warmte) vrij
De entropie neemt toe (7 moleculen 12 moleculen)
=> Deze reactie is traag omdat de kans dat glucose en 6 zuurstofmoleculen met elkaar
botsen in de juiste oriëntatie erg klein is (glucose is in een metastabiele toestand)
Ook zijn er veel reacties in uw lichaam die thermodynamisch haalbaar zijn maar die niet
kunnen doorgaan doordat ze niet met een hoge snelheid doorgaan
Bv. hoog-energetische molecule ATP
=> gunstige G’° voor de hydrolyse van zijn eindstandige fosforyl tot de vorming van ADP en
een anorganische fosfaat
=> is zeer eco-energetisch onder standaard condities en nog meer onder de condities in de
cel
=> maar ondanks de hoge gunstige vrije energieverandering zal deze reactie zo traag
verlopen dat ATP stabiel blijft voor enkele dagen wanneer die in water opgelost is
Voor een chemische reactie kan doorgaan, zal de barrière van activatie-energie
overwonnen moeten worden
Soms reageren moleculen niet met elkaar omdat ze te weinig energie hebben
=> voor elke reactie is er een specifieke activatie-energie (E A) dat de minimale
hoeveelheid energie is die reactanten moeten bevatten om botsingen met elkaar te
veroorzaken zodat er producten ontstaan
=> reactanten moeten een intermediaire chemische fase bereiken (transitie staat) die
meer vrije energie dan de oorspronkelijke reactanten
ATP en H2O moeten activatie energie hebben om de transitietoestand
te bereiken voordat het omgezet kan worden in ADP en P
=> G’° geeft het verschil in vrije energie aan tussen de reactanten en
de producten
=> EA geeft aan hoeveel energie er minimaal nodig is om de transitie
toestand te bereiken en de producten aan te maken
, Het tempo van een reactie is altijd in proportie met een fractie van de moleculen die
een energie-inhoud hebben die groter of gelijk is aan de EA
=> ATP en water zullen in een oplossing rondbewegen met elk een bepaalde
hoeveelheid kinetische energie (bewegingsenergie) op elk willekeurig moment
=> de energie verdeling bij een gegeven temperatuur zal symmetrisch
verdeeld zijn rond een bepaalde gemiddelde waarde
=> sommige moleculen zullen zeer weinig energie hebben, sommige
meer maar de meeste zullen in de buurt van het gemiddelde zitten
=> de enige moleculen die in staat zijn om te reageren zijn
diegene die genoeg energie hebben om de activatie energie
barriere te overschrijden
De metastabiele toestand is het resultaat van een activatie barriere
Voor de meeste belangrijke biologische processen ligt de activeringsenergie zo hoog
dat het aandeel moleculen dat voldoende energie bezit om te reageren zeer klein is
De snelheden van niet-gekatalyseerde reacties in cellen is erg laag en de meeste
moleculen lijken stabiel te zijn ookal zijn ze potentiele reactanten in
thermodynamisch gunstige reacties
=> zo een schijnbare stabiele toestand = metastabiele toestand
=> ze zijn thermodynamisch onstabiel maar hebben niet genoeg energie om
de activeringsenergiebarrere te overschrijden
Voor cellen zijn hoge activeringsenergiebarrieres en de metastabiele toestand die
daaruit volgt cruciaal omdat het leven van nature in een stabiele toestand moet
worden gehouden ver van het evenwicht
=> anders zouden reacties snel tot evenwicht komen en zou het leven onmogelijk zijn
katalysatoren overwinnen de activeringsenergiebarrière
Een reactie met metastabiele reagentia kan enkel met een aanzienlijke
snelheid verlopen door het aandeel van moleculen die in staat zijn om met
voldoende energie te interageren, te verhogen
, => kan worden bereikt door de gemiddelde energie-inhoud van alle moleculen te
verhogen of de vereiste activeringsenergie te verlagen
=> energie-inhoud verhogen: warmte toevoegen
=> probleem: meeste biologische systemen zijn isotherm
=> activeringsenergie verlagen: zorgt ervoor dat er een groter deel
van de moleculen voldoende energie hebben om succesvol te botsen
en een reactie te ondergaan
=> als de reactanten op een soort oppervlak kunnen binden
waar hun reactieve delen dicht bij elkaar worden gelegd, zal er sneller
interactie optreden en is de activatie-energie dus verlaagd
(= kwantumtunneling)
=> het bieden van een dergelijk reactief oppervlak is de taak
van een katalysator
=> wordt niet permanent veranderd of verbruikt tijdens
een reactie
Vb van een katalysator: enzym catalase (ijzehoudend) bij de omzetting van H 2O2 tot
water en zuurstof (enzym werkt veel effectiever dan enkel toevoeging van ijzer)
Enzymen als biologische catalysatoren
Ongeacht hun chemische aard (organisch of anorganisch) dragen alle katalysatoren de
volgende 3 eigenschappen:
1. Een katalysator verhoogt de reactiesnelheid door de activerigsenergie die nodig is te
verlagen waardoor een thermodynamisch gunstue reactie met een redelijke snelheid
kan optreden zonder toevoeging van warmte (thermische activering)
2. Katalysatoren werken door tijdelijke, omkeerbare complexen te vormen met
substraatmoleculen en deze te binden op een manier die hun interactie
vergemakkelijkt en stabiliseert de transitie toestand
3. Een katalysator verandert enkel de snelheid waarmee een evenwicht bereikt wordt,
het heeft geen effect op de positie van het evenwicht
Biologische systemen gebruiken zelfden anorgansiche katalysatoren
=> in de meeste gevallen worden eiwitten gebruikt (organisch) die enzymen worden
genoemd
=> deze zijn specifieker dan anorganische katalysatoren en ze kunnen dus hun
activiteiten veel zorgvuldiger reguleren
De actieve site
Een enzym bevat een set aminozuren die de actieve plaats vormen waar de
substraten binden en de katalytische gebeurtenis plaatsvindt
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur silkedesaeger. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €2,99. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
