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Lecture

Metabolism and Enzymes – Northeastern Intro to Bio

3 Pages
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Department
Biology
Course
BIOL 1101
Professor
Fred Davis
Semester
Fall

Description
Metabolism and Enzymes – Northeastern Intro to Bio  I) Metabolism  • The totality of chemical reactions going on within the cell • Metabolic pathway begins with a specific molecule and ends with a product o Each step is catalyzed by a specific enzyme • Catabolic pathways release energy by breaking down complex molecules into  simpler compounds o Example: cellular respiration, the breakdown of glucose in the presence of  oxygen • Anabolic pathways consume energy to build complex molecules from simpler  ones o Example: the synthesis of protein from amino acids • Energy: the capacity to cause change o Exists in various forms, some of which can perform work o Kinetic energy: energy associated with motion o Heat: kinetic energy associated with random movement of atoms or  molecules o Potential energy: energy that matter possesses because of its location or  structure o Chemical energy: potential energy available for release in a chemical  reaction o Energy can be converted from one form to another • Thermodynamics: the study of energy transformations  o First law of thermodynamics: energy can be transferred and transformed,  but it cannot be created or destroyed o Second law: every energy transfer or transformation increases the entropy  (disorder) of the universe  When heat is given off, it adds to the disorder of the universe o For a process to occur without energy input, it must increase the entropy  of the universe • Energy flows into an ecosystem in the form of light (usually) and exits in the form  of heat o The evolution of more complex organisms does not violate the second law  of thermodynamics o Entropy (disorder) may decrease in an organism (using energy from  sunlight or chemicals from a thermal vent), but the inverse’s total entropy  increases o The free­energy change of a reaction tells us whether or not the reaction  occurs spontaneously  • A living system’s free energy is energy that can do work when temperature and  pressure are uniform, as a living cell o Only processes with a negative change in free energy are spontaneous o Spontaneous processes can be harnessed to perform work o Free energy is a measure of a system’s instability, its tendency to change  to a more stable state o During a spontaneous change, free energy decreases and the stability of a  system increases o Equilibrium is a state of maximum stability o A process is spontaneous and can perform work only when it is moving  toward equilibrium  o Exe
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