試験管内のATP加水分解対細胞:
* 試験管: 試験管では、ATP加水分解が孤立したシステムで発生します。 放出されたエネルギーは、それを利用するための他のプロセスがないため、主に熱に変換されます。
* セル: 細胞内では、ATP加水分解がさまざまな細胞プロセスに結合されます。これは、放出されたエネルギーが筋肉収縮、タンパク質合成、活性輸送などの駆動反応に導かれることを意味します。エネルギーのごく一部のみが熱として失われます。
重要な概念:
* カップリング: 細胞では、1つの反応(ATP加水分解など)から放出されるエネルギーを使用して、エネルギーを必要とする別の反応を駆動します。これが、細胞がエネルギーの利用においてはるかに効率的になる理由です。
* エントロピー: システムの総エントロピー(障害)は、自発的なプロセスに対して増加する必要があります。 試験管では、ATP加水分解からのエネルギーは主に熱として放散され、エントロピーが増加します。セルでは、エネルギーは順序付けられたプロセスで使用され、エントロピーの増加が減少します。
なぜ熱放出の違い?
* 効率: 細胞は、ATP加水分解から放出されたエネルギーを使用するのに非常に効率的です。
* 規制: 細胞プロセスは厳しく調節されており、制御されていないエネルギーの放出を熱として防ぎます。
結論:
試験管と細胞のATP加水分解の熱放出の違いは、必ずしも2倍ではありません。主な違いは、生細胞内のエネルギー利用の結合反応と効率にあります。