Examkin

Question

Difficulty: HardBiyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

Hücresel biyokimyasal reaksiyonların termodinamik özellikleri ve serbest enerji değişimleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

  1. A
    Standart serbest enerji değişimi (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) değeri çok yüksek olan reaksiyonların aktivasyon enerjisi de yüksek olduğu için bu reaksiyonlar çok yavaş gerçekleşir.
  2. B
    Ekzergonik bir reaksiyonun kendiliğinden gerçekleşebilmesi için sistemin entropisinin (ΔSsistem\Delta S_{sistem}) her zaman artış göstermesi gerekir.
  3. Hücre içi koşullarda standart serbest enerji değişimi (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) pozitif olan bir reaksiyonun kendiliğinden ilerleyebilmesi için, RTln⁡QRT \ln Q terimi mutlak değerce ΔG∘′\Delta G^{\circ'} değerinden büyük ve zıt işaretli olmalıdır.Answer
  4. D
    Enzimler, reaksiyonun geçiş hali enerjisini düşürerek reaksiyonun denge sabitini (Keq′K'_{eq}) daha büyük bir değere dönüştürürler.
  5. E
    Standart koşullar altında (11 M konsantrasyonlar) gerçekleşen bir reaksiyonda serbest enerji değişimi (ΔG\Delta G) değeri her zaman sıfıra eşittir.

Answer

Hücre içi koşullarda standart serbest enerji değişimi pozitif olan bir reaksiyonun kendiliğinden ilerleyebilmesi için kütle etki oranı (QQ) üzerinden gelen RTln⁡QRT \ln Q teriminin, pozitif ΔG∘′\Delta G^{\circ'} değerini sıfırın altına çekecek kadar büyük ve negatif bir değer olması gerekir.
Biyokimyasal bir reaksiyonun gerçek serbest enerji değişimi (ΔG\Delta G), reaksiyonun mevcut konsantrasyonlarındaki dengeden sapmasını ifade eden RTln⁡QRT \ln Q terimi ile standart serbest enerji değişiminin (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) toplamıdır. Eğer bir reaksiyonun ΔG∘′\Delta G^{\circ'} değeri pozitif ise (normalde ilerlemesi zor), hücre bu reaksiyonu ürünleri sürekli uzaklaştırarak veya substratları artırarak (QQ oranını küçülterek) gerçekleştirebilir. Bu durumda RTln⁡QRT \ln Q negatif bir değer alır ve bu negatifliğin büyüklüğü pozitif ΔG∘′\Delta G^{\circ'} değerini yenecek kadar (mutlak değerce büyük) ise reaksiyon net olarak ileri yönde akar.

Step-by-Step Solution

1
Gerçek serbest enerji değişimi formülünü tanımla.
ΔG=ΔG∘′+RTln⁡Q\Delta G = \Delta G^{\circ'} + RT \ln Q
Hücre içindeki reaksiyonların yönü standart koşullara değil, o anki mevcut konsantrasyonlara (Q) bağlıdır.
2
Reaksiyonun kendiliğinden (ekzergonik) olma şartını belirle.
ΔG<0\Delta G < 0 olmalıdır.
Termodinamiğin ikinci yasasına göre bir reaksiyon ancak serbest enerji azalıyorsa spontan olarak ilerler.
3
Endergonik bir reaksiyon (ΔG∘′>0\Delta G^{\circ'} > 0) için formülü analiz et.
ΔG∘′+RTln⁡Q<0⇒RTln⁡Q<−ΔG∘′\Delta G^{\circ'} + RT \ln Q < 0 \Rightarrow RT \ln Q < -\Delta G^{\circ'}
Pozitif bir sayı ile bir değerin toplamının sıfırdan küçük olması için, o değerin negatif ve pozitif sayıdan mutlak değerce büyük olması gerekir.
4
Matematiksel koşulu yorumla.
RTln⁡QRT \ln Q mutlak değerce ΔG∘′\Delta G^{\circ'}'den büyük ve negatif olmalıdır.
Bu durum ancak ürünlerin konsantrasyonunun substratlara göre çok düşük olduğu (QQ değerinin çok küçük olduğu) durumlarda mümkündür.

Key Concept

Hücresel reaksiyonlarda yönü belirleyen temel faktör standart serbest enerji değişimi (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) değil, gerçek serbest enerji değişimidir (ΔG\Delta G).

Hints

1
Bir reaksiyonun hücredeki gerçek yönünü ΔG∘′\Delta G^{\circ'} değil, ΔG\Delta G belirler.
2
ΔG=ΔG∘′+RTln⁡Q\Delta G = \Delta G^{\circ'} + RT \ln Q formülünü düşünün. ΔG\Delta G'nin negatif olması için sağ taraftaki toplamın negatif olması gerekir.
3
Eğer ilk terim (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) pozitifse, ikinci terimin (RTln⁡QRT \ln Q) onu sıfırın altına çekecek kadar büyük bir negatif değer olması şarttır.

Practice More

Malat dehidrogenaz reaksiyonunun (pozitif ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) hücre içinde nasıl ilerlediğini kütle etki oranı üzerinden inceleyiniz.
Estimated Time:2m 0s
Rate this question

Topics

Biyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

More questions from this topic