Макроэргические связи

Макроэргические связи — это высокоэнергетические химические связи, отличающиеся большим запасом свободной энергии. Такие связи характерны для определённых соединений, входящих в состав живых организмов.

• Расщепление макроэргической связи сопровождается выделением значительного количества энергии — от 7000 до 15 000 кал на 1 грамм-молекулу (моль) вещества.
• Для сравнения: при расщеплении обычных химических связей высвобождается не более 2000 — 3000 кал на моль.

Основными веществами, запасающими энергию в форме макроэргических связей, являются аденозинфосфаты:

• Аденозинтрифосфат (АТФ)

• Аденозиндифосфат (АДФ)

Ключевые процессы энергетического обмена в клетке связаны с превращениями этих молекул:

• Высвобождение энергии: Гидролиз АТФ до АДФ (с отщеплением одного остатка фосфорной кислоты) служит универсальным источником энергии для большинства энергозатратных процессов в растительном и животном организме (биосинтез, транспорт веществ, мышечное сокращение и др.).
• Запас энергии: Обратный процесс — фосфорилирование АДФ с образованием АТФ — позволяет запасать энергию. Эта энергия накапливается в ходе таких процессов, как фотосинтетическое фосфорилирование (у растений и некоторых бактерий) и окислительное фосфорилирование (в митохондриях клеток всех аэробных организмов).

Современный контекст

В современной биохимии понятие "макроэргическая связь" часто уточняется. Энергия запасается не в самой химической связи как таковой, а в молекуле АТФ в целом, благодаря электростатическому отталкиванию близко расположенных отрицательно заряженных фосфатных групп и высокой устойчивости продуктов её гидролиза (АДФ и фосфата). Стандартной единицей измерения энергии в биохимии является джоуль (Дж) или килоджоуль (кДж). Энергия, высвобождаемая при гидролизе концевой макроэргической связи АТФ до АДФ, составляет около -30,5 кДж/моль (или примерно -7,3 ккал/моль) в стандартных условиях. В реальных условиях клетки (in vivo) эта величина может быть существенно выше из-за неравновесных концентраций реагентов.