Reaksiyon Kinetiği, Stoikiometri Kavramı, Volümetrik Araçlar ve Kalibrasyonları, Metabolizma Doç.Dr.Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD Aydın 2007
Download ReportTranscript Reaksiyon Kinetiği, Stoikiometri Kavramı, Volümetrik Araçlar ve Kalibrasyonları, Metabolizma Doç.Dr.Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD Aydın 2007
Reaksiyon Kinetiği, Stoikiometri Kavramı, Volümetrik Araçlar ve Kalibrasyonları, Metabolizma Doç.Dr.Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD Aydın 2007 REAKSİYON KİNETİĞİ Reaksiyon (tepkime) türleri Gerçekte tüm organik tepkimeler dört sınıftan birine uyar: -Yer değiştirme (substitüsyon) tepkimeleri -Katılma tepkimeleri -Ayrılma tepkimeleri -Çevrilme (yeniden düzenlenme) tepkimeleri Yer değiştirme (substitution) tepkimeleri, doymuş bileşiklere ve aromatik bileşiklere özgü tepkimelerdir. Bir yer değiştirmede, bir grup bir başka grubun yerine geçer. Katılma (addition) tepkimeleri, çoklu bağlı bileşiklere özgü tepkimelerdir. Bir katılmada katılan reaktifin tüm kısımları üründe yer alır; iki molekül bir moleküle dönüşür. Ayrılma (elimination) tepkimeleri, katılmaların tersi tepkimelerdir. Bir ayrılmada bir molekül bir başka küçük molekülün elemanlarını yitirir. Ayrılma tepkimeleri, ikili ve üçlü bağlı bileşiklerin eldesi için önemlidir. Çevrilme tepkimelerinde, molekülü oluşturan kısımlar yeniden düzenlenir. Organik bileşiklerin tepkimeleri daima kovalent bağların kırılma ve oluşmasını içerir. Bir kovalent bağ, temel olarak iki farklı yoldan kırılabilir: -Heterolitik bağ kırılması -Homolitik bağ kırılması Heterolitik bağ kırılmasında, oluşacak parçacıklardan biri bağ elektronlarının her ikisini de alır ve iyonlar oluşur. Bir bağın bir karbon atomuna heterolizi sonucu ya pozitif yüklü bir iyon olan karbokatyon ya da negatif yüklü bir iyon olan karbanyon oluşur. Karbokatyonlar, elektronca eksiktir; değerlik kabuklarında sadece altı elektron bulundururlar; elektron arayan reaktifler olmalarından dolayı elektrofiller olarak tanımlanırlar. Elektrofiller, tepkimelerinde kendilerine kararlı değerlik elektron kabuğu sağlayacak olan ilave elektronlar arayan reaktiflerdir. Karbanyonlar, tepkimelerinde elektron çiftlerini verebilecek, dolayısıyla negatif yüklerini nötrleştirecek proton veya bir başka pozitif merkez ararlar ve nükleofiller olarak tanımlanırlar. Nükleofiller, ortaklanmamış elektron çiftine sahip ve tepkimelerinde proton veya bir başka pozitif merkez arayan reaktiflerdir. Homolitik bağ kırılmasında, oluşacak her bir parçacık bağ elektronlarından birer tane alarak ayrılır ve radikaller oluşur. Tipik olarak homolitik bağ yıkılmasıyla oluşan serbest radikaller, eşleşmemiş tek elektron içeren atom veya atom gruplarıdırlar. Genel olarak biyokimyasal reaksiyonlarda, nükleofiller ile elektrofiller arasındaki etkileşimden kimyasal bağlar oluşur veya mevcut bağlar yıkılarak yenileri oluşturulur. Nükleofilik yer değiştirme tepkimeleri, bir nükleofil ile, ayrıldığında zayıf bazik özellikte bir molekül veya iyon olan bir substitüente sahip substrat arasında gerçekleşir. Alkil halojenürler nükleofil yer değiştirme reaksiyonları için oldukça iyi substrattırlar. İki ana nükleofilik yer değiştirme tepkimesi vardır: SN1 (Nükleofilik Substitüsyon 1) SN2 (Nükleofilik Sübstitüsyon 2 “iki moleküllü”) Bu tepkimelerde izlenilen yollar birbirinden farklıdır. SN2 (Nükleofilik Sübstitüsyon 2 “iki moleküllü”) tepkimesi, toplam ikinci dereceden nükleofilik yer değiştirme tepkimesidir; geçiş hali denilen ve atomların kararsız bir düzenlenmesinin oluşumuyla yürür. (Hughes-Ingold mekanizması) SN2 tepkimesi için enerji diyagramları: Ekzergonik tepkime (Go<0) Endergonik tepkime (Go>0) SN2 tepkimeleri, organik sentezlerde bir fonksiyonel grubu diğerine dönüştürme imkanı verir. Bu işlem, fonksiyonel grup dönüşümü veya fonksiyonel grup değiştirme olarak adlandırılır. SN1 (Nükleofilik Substitüsyon 1) tepkimesi, toplam birinci dereceden yer değiştirme tepkimesidir; birden fazla basamaktan meydana gelir. Basamaklardan biri çok yavaş ise, toplam tepkime hızı, esas olarak bu yavaş basamağın hızına eşit olur. Bu yavaş basamak, hız sınırlayıcı veya hız belirleyici basamak olarak adlandırılır. SN1 tepkimesi için enerji diyagramı: Hidroliz, su ile gerçekleşen nükleofilik yer değiştirme reaksiyonudur. Eliminasyon (ayrılma) tepkimelerinde, reaktanın bitişik atomlarından bazı molekül parçaları çıkarılır. Bu ayrılma, bir çoklu bağın oluşumuna yol açar. Eliminasyon (ayrılma) tepkimeleri iki türdür: iki moleküllü E2 tepkimesi bir moleküllü E1 tepkimesi Bunların mekanizmaları da SN2 ve SN1 tepkimelerine benzer. E2 tepkimesi, iki moleküllüdür, bir basamakta yürüyen bir tepkimedir. E2 tepkimesi, her bir reaktana göre birinci dereceden ve toplam ikinci derecedendir. E1 tepkimesi, SN1 tepkimeleri gibi bir moleküllüdür, birden fazla basamaklıdır. Katılma tepkimeleriyle, ikili bağ bulunduran bileşiklerde (doymamış bileşikler) ikili bağın her bir karbon atomuna bir reaktifin kısımları katılır. Bir alkene hidrojen katılması sonucu bir alkan oluşur ki bir alkene hidrojen katılması işlemi bazen indirgenme tepkimesi olarak tanımlanır. Katılma tepkimeleri de elektrofillerle nükleofiller arasında gerçekleşmektedir. Bir katılma tepkimesinde, reaktifin kısımları reaktan molekülüne aynı taraftan katılıyorsa bu tür katılma sin katılma olarak adlandırılır; reaktifin kısımları reaktanın ters taraflarına katılıyorsa anti katılma olarak adlandırılır. İndirgenme-yükseltgenme tepkimeleri, bir organik bileşik için genellikle hidrojen içeriğinin artması veya azalması ile sonuçlanır. Bir organik bileşiğin indirgenmesi, genellikle onun hidrojen içeriğinin artması veya oksijen içeriğinin azalmasıyla ilişkilendirilir. Bir organik bileşiğin yükseltgenmesi, genellikle onun hidrojen içeriğinin azalması veya oksijen içeriğinin artmasıyla ilişkilendirilir. Bir organik bileşiğin indirgenmesiyle, CH bağ sayısı artar veya CO bağ sayısı azalır. Bir organik bileşiğin yükseltgenmesiyle, CH bağ sayısı azalır veya CO bağ sayısı artar. Bir organik bileşiğin yükseltgenmesi, daha genel olarak karbondan daha elektronegatif herhangi bir element içeriğinin arttığı bir tepkime olarak tanımlanabilir. Örneğin hidrojen atomlarının yerine klor atomlarının geçmesi bir yükseltgenmedir. Bir organik bileşik indirgendiğinde bir başka madde yükseltgenir. İndirgenen maddeye yükseltgen (okside edici) denir. Yükseltgenen maddeye indirgen (indirgeyici) denir. Serbest radikal tepkimeleri, genelde başlama, gelişme, sonlanma basamaklarını içeren zincir reaksiyonlar şeklinde gerçekleşirler. Reaksiyon Hızı Kimyasal reaksiyonların hızı, zaman birimi başına (1 dakikada veya 1 saniyede) oluşan ürünün veya ürüne dönüşen substratın miktarıyla ifade edilir. Kimyasal reaksiyonların hızı, reaksiyona katılan maddelerin konsantrasyonlarıyla orantılıdır ve hız eşitliği diye adlandırılan bir eşitlikle matematiksel olarak ifade edilir. A + B Ürünler a ve b üsleri, tepkimenin derecesini ifade eder. A’ya göre 1. ve B’ye göre 1.dereceden, toplam ikinci dereceden tepkimedir. Reaksiyonun hızı, A’nın ve B’nin konsantrasyonuna bağlıdır. A veya B’nin konsantrasyonu iki katına çıkarılırsa reaksiyonun hızı da iki katına çıkar. A’ya göre 0.ve B’ye göre 2.dereceden, toplam ikinci dereceden tepkimedir. Reaksiyonun hızı A’nın konsantrasyonuna bağlı değil, B’nin konsantrasyonuna bağlıdır. B’nin konsantrasyonu iki katına çıkarılırsa reaksiyonun hızı da iki katına çıkar. A’ya göre 1. ve B’ye göre 0. dereceden, toplam birinci dereceden tepkimedir. Reaksiyonun hızı A’nın konsantrasyonuna bağlı, B’nin konsantrasyonuna bağlı değildir. STOİKİOMETRİ KAVRAMI Stoikiometri, bir kimyasal reaksiyonda reaktanlarla ürünlerin ağırlıkları arasındaki ilişkiyi ifade eder. 3,45 gram alüminyumun HCl ile etkileşmesinden kaç gram AlCl3 elde edilir? 27,0 gram Al 1 mol 3,45 gram Al (1x3,45)/27 mol 2 mol Al ile 2 mol AlCl3 (1x3,45)/27 mol Al ile [(1x3,45)/27]x2/2 mol AlCl3 1 mol AlCl3 133,3 gram [(1x3,45)/27]x2/2 mol AlCl3 [(1x3,45)/27]x133,3=17,0 gram 0.125 M H2SO4 çözeltisinin 35.0 mL’sini nötralize etmek için 0.102 M NaOH çözeltisinden kaç mL gerekir? 1000 mL H2SO4 0,125 mol 35,0 mL H2SO4 (35.0x0,125)/1000 mol 1 mol H2SO4 2 mol NaOH ile nötralize (35,0x0,125)/1000 mol H2SO4 (35,0x0,125x2)/1000 mol NaOH ile nötralize 0,102 mol NaOH 1000 mL (35,0x0,125x2)/1000 mol NaOH [(35,0x0,125x2)/1000]x1000/0,102=85,8mL VOLÜMETRİK ARAÇLAR VE KALİBRASYONLARI, SANTRİFÜJLER Volümetrik araçlar Hacim ölçüm araçları, sıvı ölçümlerinde kullanılırlar. Ölçü birimi litredir (L). Litre (L) Mililitre (mL) =cc Mikrolitre (L) Nanolitre (nL) Pikolitre (pL) Femtolitre (fL) 100 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 -Pipetler -Büretler -Mezürler (dereceli silindirler) -Balon jojeler Volümetrik araçlardır. Volümetrik araçlarla sıvı ölçümümde dikkat edilecek hususlar: -Damla oluşumu önlenmelidir -Menisküs çizgisine dikkat edilmelidir *Berrak solüsyonların seviyeleri menisküs çizgisinin altından okunur *Civa ölçümünde menisküs çizgisinin üst kısmından okuma yapılmalıdır *Ölçümü yapılan sıvının ısısı kalibrasyonda kullanılan sıvıların ısısıyla aynı olmalıdır. Pipetler Pipetler, Bir solüsyondan belli hacimde sıvı almaya yarayan özel araçlardır. En çok kullanılan pipet çeşitleri: -Cam pipetler: Büllü pipet, Mohr (dereceli pipetler), Sulandırma pipetleri, Serolojik pipetler -Mikropipetler -Semiotomatik pipetler -Dispenserler Büllü pipetlerin ortalarında bül denilen şişkin bir kısım bulunur. Uç kısımları ince ve uzundur. Bülün üzerindeki sayı, ince kısımlardan biri üzerindeki çizgiye kadar alınabilecek sıvı hacmini gösterir. Büllü pipetler, büyük bir hassasiyetle çalışma gerektiğinde kullanılır. Büllü pipetlerin 1 mL, 2 mL, 5 mL, 10 mL, 25 mL hacimli olanları çok kullanılır. Dereceli (taksimatlı) pipetlerin düz ve dar bir boşlukları vardır. Dereceli pipetlerin taksimatları suya göre yapılır. Dereceli bir pipetin total hacmi üst ucunda yazılıdır. Üst uçta “0” rakamı olan bazı pipetlerin total hacmi alt uçtaki en son taksimattan anlaşılır. Dereceli pipetler, büyük bir hassasiyet gerektirmeyen hallerde kullanılırlar. Dereceli (taksimatlı) pipetlerin 1 mL, 2 mL, 5 mL, 10 mL, 25 mL hacminde olanları çok kullanılır. Sulandırma pipetlerinin ucunda, 0,1’den 1’e kadar derecelenmiş bir kapiller boru ile, bu borunun açıldığı geniş bir boşluk bulunur. Sulandırma pipetleri, eritrosit ve lökosit sayımında kullanılırlar. Şişkin kısımda bulunan cam boncuk, sulandırma çözeltileri ile kanın karışmasını sağlar. Mikropipetler, 10-500 L arasındaki küçük hacimler içindirler. Çoğu, pipetleme işleminden sonra pipetin iç duvarını kaplayan sıvı miktarını içerecek (to containTC) şekilde kalibre edilirler. Uygun kullanım, pipetin en ince noktasına kadar son solüsyon ile çalkalanmasını gerektirir. Semiotomatik pipetler 1 mL’den 20 mL’ye kadar hacimler içindirler. Volümü dijital olarak gösteren modeller de vardır. Ayarlanabilir hacimli mekanik semiotomatik pipetler Sabit hacimli mekanik semiotomatik pipetler Semiotomatik pipetlerin numuneyi içine çeken kısım (uçlar), genellikle iç yüzeyinde camdan daha az miktarda sıvı tutmaya meyilli olan tek kullanımlık (disposable) plastik bir maddeden yapılır. Dispenserler de 1 mL’den 20 mL’ye kadar hacimler içindirler. Volümü dijital olarak gösteren modeller de vardır. Cam pipetlerin kalibrasyonunun kontrolü için pipetle belli sıcaklıkta ve belli hacimde su alınarak tartılır. Diğer taraftan alınan hacimdeki su için teorik ağırlık ve bunun aynı zamanda x0,005 standart sapmaya göre alt-üst değerleri hesaplanır. Değişik sıcaklıklarda 1 mL suyun ve civanın ağırlıkları Sıcaklık (oC) Su (g) Civa (g) 23 0,9966 13,541 24 0,9964 13,539 25 0,9961 13,537 26 0,9959 13,534 27 0,9956 13,532 Örneğin; 24oC’de 10 mL su için hesaplanan teorik ağırlık 9,964±0,04982 g olarak ifade edilir. Pipetle alınan belli hacimdeki suyun tartarak saptanan ağırlığı hesaplanan teorik ağırlığın alt-üst sınırları arasında kalıyorsa pipetin hassasiyeti yeterlidir; bu sınırlar dışında kalıyorsa pipetin hassasiyeti bozulmuştur. Örneğin; 24oC’de 10 mL su için tartımla bulunan ağırlık 9,964±0,04982 g (9,91418 g ile 10,01382 g arasında) ise pipetin hassasiyeti yeterlidir. Mikropipetlerin kalibrasyonunu kontrol etmekte klasik yöntem, mikropipetle ölçülen civanın gravimetrik ölçümüdür. Büretler Bir çeşit pipettirler. Boşaltma ucunda sıvının akışını kontrol edebilmek için bir kapama musluğu vardır. Büretler, titrasyon için kullanılırlar. Büretlerin kapasitesi 2 mL veya daha az olanlarına mikrobüret denir; bunların taksimatları 0,01 mL veya daha küçüktür. Büretlerin otomatik ve dijital göstergeli olanları da vardır. Ölçü silindirleri (mezürler) Silindir biçiminde, çeşitli çap ve boyda, üzerleri taksimatlı cam veya propilen kaplardır. Bunlar, büyük bir hassasiyetle çalışmayı gerektirmeyen ölçüm işlerinde kullanılırlar. Kısa form mezürler Uzun form mezürler Balon jojeler Belli hacimde, alt kısımları yuvarlak ve şişkin, üst kısımları silindirik, ince uzun boyunlu kapaklı cam veya propilen kaplardır. Boyun kısmında bir kalibrasyon çizgisi bulunur. Bu çizgiye kadar aldıkları sıvı miktarı üzerlerinde yazılıdır. Balon jojeler, hassas solüsyonlar ve ayıraç hazırlanmasında, bir maddeyi belli bir oranda seyreltmek gibi işlemlerde kullanılırlar. Balon jojeler, çeşitli hacimlerde bulunurlar. Santrifüjler Santrifüj, yoğunlukları farklı olan maddelerin yer çekimine bağlı olarak ayırımını hızlandıran bir araçtır. Tüm santrifüjler bir rotor, çevirme mili (şaft) ve motordan oluşur. Rotor, bir kapak ve mandalla hazırlanan bir odada bulunur. Çoğu santrifüjlerde açma düğmesi, zaman göstergesi, hız kontrolü, takometre ve fren vardır. Bazı santrifüjler, odadaki ısıyı ayarlamak için soğutucu ile donatılmışlardır. Santrifüjlerin rotorları, sabit açılı başlık ve horizontal başlık olmak üzere iki tiptir. Sabit açılı bir rotorun biçimi, genellikle küçük partiküllerin sedimantasyonunun horizontal başlıklı rotordan daha hızlı olmasını sağlar. Horizontal başlıklı rotorun tipik olarak serbestçe sallanan dört adet kovası vardır. Çeşitli büyüklükteki tüpler için uygun aplikatörler kullanılır. Santrifüje tüplerin yerleşimi karşı tarafın ağırlığı ile eşit ve simetrik olmalıdır. Rotorun dengesizliği titreşime neden olur, bu da cam tüplerin kırılmasına ve cihazın aşınmasına neden olur. Santrifüj çalıştırıldığında tüpte bulunan partiküller, uygulanan santrifüj alanına (merkezkaç kuvvet), partikülün şekline, yoğunluğuna ve ortamın yoğunluğuna bağlı olarak değişen hızlarda çökerler. Bir santrifüjde iki fazın ayrılması için gerekli güç, rölatif santrifüj kuvveti (RCF) olarak tanımlanır. RCF, yerçekiminin katı olarak 3000xg, 5000xg, 10000xg gibi ifade edilir. Bir santrifüjün maksimum rölatif santrifüj gücü (RCF) şöyle hesaplanır: RCF = 1,118 x 10-5 x r x n2 RCF yerçekiminin (g) katı olarak maksimum rölatif santrifüj gücü 1,118 x 10-5 deneysel bir faktör r cm olarak dönme merkezinden tüpün dibine kadar olan horizontal mesafe (yarıçap) n rotorun dakikadaki dönme hızı (rpm) Uygulanan rpm’de santrifüjle sağlanan RCF, Dole ve Cotzias adlı iki araştırıcının geliştirdiği nonogramdan da saptanabilir. Yoğunlukları ve büyüklükleri birbirinden farklı olan heterojen bir karışım santrifüjlendiğinde yoğunlukları ve büyüklükleri aynı olan gruplar birlikte çökerler. Yoğunluk ve büyüklükleri büyük olandan küçük olana doğru bir çökme sırası izlenir. Bir doku homojenatında sırasıyla parçalanmamış hücre, hücre zarı, çekirdek, mitokondri, lizozomlar, mikrozomlar ve en son ribozomlar çöker. Santrifüj tipleri: -Manuel santrifüjler -Elektrikli santrifüjler Rutin santrifüjler Genel amaçlı santrifüjler Mikrosantrifüjler Kan bankası amaçlı santrifüjler Yüksek devirli santrifüjler Rutin santrifüjlerin farklı maksimal hız ve maksimal RCF’e sahip çeşitleri vardır: 13000 rpm 16060 x g 5000 rpm 2600 x g 4000 rpm 2028 x g Genel amaçlı santrifüjlerin de farklı maksimal hız ve maksimal RCF’e sahip çeşitleri vardır: 13000 rpm 16060 x g 10000 rpm 15320 x g 15000 rpm 21885 x g Mikrosantrifüjlerin de farklı maksimal hız ve maksimal RCF’e sahip çeşitleri vardır: 13000 rpm 16060 x g Kan bankası amaçlı santrifüjlerin de farklı maksimal hız ve maksimal RCF’e sahip çeşitleri vardır: 5050 rpm 8525 x g 10000 rpm 15317 x g Yüksek devirli santrifüjlerin de farklı maksimal hız ve maksimal RCF’e sahip çeşitleri vardır: 15000 rpm 21885 x g 17000 rpm 25040 x g 23300 rpm 50377 x g Klinik laboratuvarlarda santrifügasyonun kullanım amaçları: -Partikülleri süspanse oldukları solüsyondan ayırma Kandan hücreleri ayırma Biyolojik sıvıların hücresel elemanlarını ve diğer kısımlarını konsantre etmek Numuneden presipite edilmiş proteinleri uzaklaştırmak İmmünokimyasal ölçümlerde serbest ligantları ayırmak -Farklı yoğunluktaki iki likit fazı ayırmak METABOLİZMA Canlılarda moleküllerin yıkılımının olduğu ekzergonik tepkimeler katabolizma olarak adlandırılmaktadır. Yeni bileşiklerin yapıldığı endergonik sentez tepkimeleri anabolizma olarak adlandırılmaktadır. Anabolik ve katabolik olaylar birlikte metabolizmayı oluşturmaktadırlar. Egzergonik tepkimeler, sabit sıcaklık ve basınç altında kimyasal reaksiyonla oluşan ürünlerin toplam serbest enerjisi reaksiyona giren maddelerin toplam serbest enerjisinden küçük (G<0) olan tepkimelerdir. Ekzergonik reaksiyon, yazıldığı şekilde soldan sağa doğru kendiliğinden ilerler. G değeri negatif () ve büyük olan reaksiyonlar (ekzergonik reaksiyonlar), termodinamik olarak elverişli reaksiyonlar olarak tanımlanırlar. Termodinamik olarak elverişli bazı reaksiyonlar, ölçülebilecek hızda gerçekleşmez. Reaksiyonunun başlaması için aktivasyon enerjisi diye tanımlanan bir miktar enerji gereklidir. Endergonik tepkimeler, sabit sıcaklık ve basınç altında kimyasal reaksiyonla oluşan ürünlerin toplam serbest enerjisi reaksiyona giren maddelerin toplam serbest enerjisinden büyük (G>0) olan tepkimelerdir. Endergonik reaksiyon, yazıldığı şekilde soldan sağa doğru kendiliğinden ilerlemez. G değeri pozitif (+) olan reaksiyonlar (endergonik reaksiyonlar), termodinamik olarak elverişli olmayan reaksiyonlar olarak tanımlanırlar. Sabit sıcaklık ve basınç altında kimyasal reaksiyonla oluşan ürünlerin toplam serbest enerjisi reaksiyona giren maddelerin toplam serbest enerjisine eşit ise (G=0) sistem dengededir. Sistemde herhangi bir değişiklik olmamaktadır. AB ve BC gibi art arda gelen iki kimyasal reaksiyonun (bu iki reaksiyon sonunda A reaktantından (substrat) C ürünü oluştuğundan, B iptal edilir ve toplam reaksiyon AC şeklinde yazılabilir ) her biri kendi denge sabitine ve karakteristik standart serbest enerji değişikliğine sahiptir. AB GoıAB BC GoıBC AC GoıAC AB GoıAB BC GoıBC AC GoıAC AC toplu reaksiyonu için GoıAC standart serbest enerji değişikliği, iki alt basamak reaksiyonun standart serbest enerji değişikliklerinin toplamına eşittir. GoıAC = GoıAB + GoıBC Standart serbest enerji değişikliklerinin toplanabilme özelliği, termodinamik olarak elverişsiz (Goı pozitif, endergonik) bir reaksiyonun yüksek olarak ekzergonik bir reaksiyona ortak bir ara madde vasıtasıyla bağlanarak ileri yönde yürüyebilmesini açıklar. Glukoz + Pi Glukoz-6-fosfat + H2O ATP + H2O ADP + Pi Goı= 13, 8 kJ/mol Goı= 30, 5 kJ/mol Glukoz + ATP Glukoz-6-fosfat + ADP Goı= 16, 7 kJ/mol Toplam reaksiyon ekzergoniktir. ATP’nin bağlarında depolanmış olan enerji, glukoz ve fosfattan oluşumu endergonik olan Glukoz-6-fosfatın sentezini sürdürmek için kullanılabilmektedir. Hücrelerde Glukoz-6-fosfatın ATP’den fosfat transferi vasıtasıyla oluşmasının yolu, burada anlatılan art arda gelen reaksiyonlar gibi değildir; fakat net sonuç, toplam reaksiyonun aynısıdır. Termodinamik hesaplamalarda önemli olan, başlangıç ve son durumlardır; bunların arasındaki yolun biçimi önemli değildir. Glukozdan glukoz-6-fosfatın oluşmasındaki gibi bir strateji, bütün canlı hücreler tarafından, metabolik ara ürünler ve hücresel komponentlerin sentezinde kullanılır. Bellidir ki bu strateji, hücrede ATP gibi bileşikler devamlı olarak varsa işler. Bütün canlılarda ekzergonik ve endergonik olaylar arasında biyolojik enerjinin taşınmasında, yüksek enerjili fosfat bileşiği olan adenozin trifosfat (ATP) molekülü rol oynamaktadır. Heterotrofik hücreler, besleyici moleküllerin yıkılması vasıtasıyla bir kimyasal formdan serbest enerji elde ederler ve bu enerjiyi, ADP ile Pi’tan ATP yapmak için kullanırlar. ATP, kimyasal enerjisinin bir kısmını -metabolik ara maddeler ve küçük önmaddelerden makromoleküllerin sentezi, -konsantrasyon gradientine karşı membranların bir tarafından diğer tarafına maddelerin taşınması, -mekanik hareket gibi endergonik süreçler için bağışlar. ATP’den enerji bağışı, genellikle ATP’nin ADP ve Pi’ta veya AMP ile 2Pi’ta dönüşümü ile sonuçlanarak yürüyen reaksiyonda ATP’nin kovalent katılımını gerektirir. ATP’nin hidrolizi için aktivasyon enerjisi nispeten yüksektir. Fosforik asit anhidrit bağlarının hızlı yıkılımı, yalnızca bir enzim tarafından katalizlendiğinde gerçekleşir. Enzimler, biyokimyasal olayların vücutta yaşam ile uyumlu bir şekilde gerçekleşmesini sağlayan, biyolojik sistemlerin reaksiyon katalizörleridirler; aktivasyon enerjisini düşürmek suretiyle bir reaksiyonun hızını artırırlar. Metabolik yollarda birçok enzim görev alır ve her bir enzimin bir reaksiyonu katalize etmesiyle metabolik yol ilerler. Metabolizma, canlı ortamda yapısal dönüşümlerin ve enerji değişmelerinin tamamı olarak tanımlanabilir. Hücrede metabolik olaylar dinamik bir denge halinde düzenlenmektedir. Anabolik ve katabolik olaylar arasında gayet ince olarak ayarlanmış bir denge bulunmaktadır. Bu denge sayesinde hücrenin kimyasal kompozisyonu değişmeden kalmaktadır. Metabolizmanın düzenlenmesinde genellikle üç farklı mekanizma etkili olmaktadır ki bunlar allosterik etki, enzim konsantrasyonu ve hormonal etkidir. Beslenme-öncül madde konsantrasyonu, transport, kofaktörün ortamda bulunması, ürüne duyulan ihtiyaç, ürün inhibisyonu ve nöral kontrol, metabolik yolların düzenlenmesinde etkili diğer faktörlerdir.