Examkin

Soru

Zorluk: ZorBiyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

Hücresel bir metabolik yolakta gerçekleşen A+B⇌C+DA + B \rightleftharpoons C + D reaksiyonunun standart serbest enerji değişimi (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) +12.5+12.5 kJ/molkJ/mol olarak saptanmıştır. Bu reaksiyonun hücre içinde net olarak ürünler (CC ve DD) yönünde kendiliğinden ilerlediği gözlendiğine göre, reaksiyonun gerçekleştiği andaki termodinamik parametreler ve kütle etkisi (mass action ratio) ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

  1. Reaksiyonun kütle etki oranı (QQ), denge sabitinden (Keq′K'_{eq}) daha küçüktür.Cevap
  2. B
    Standart serbest enerji değişimi pozitif olduğu için, reaksiyonun ilerlemesi için mutlaka ATP hidrolizi gibi ekzorgonik bir süreçle eşleşmesi gerekir.
  3. C
    Reaksiyon denge noktasına ulaştığında [C][D]/[A][B][C][D] / [A][B] oranı 11 değerine eşit olur.
  4. D
    Sistemin serbest enerjisi azaldığı için, reaksiyonun gerçekleştiği çevrenin entropisinde de mutlaka bir azalma meydana gelmelidir.

Cevap

Reaksiyonun kütle etki oranı (QQ), denge sabitinden (Keq′K'_{eq}) daha küçüktür.
Biyokimyasal bir reaksiyonun fizyolojik yönünü o andaki gerçek serbest enerji değişimi (ΔG\Delta G) belirler. ΔG=RTln⁡(Q/Keq′)\Delta G = RT \ln(Q/K'_{eq}) formülüne göre, bir reaksiyonun ürünler yönünde ilerleyebilmesi için ΔG\Delta G değerinin negatif olması gerekir. Bu durumun sağlanması için kütle etki oranının (QQ), denge sabitinden (Keq′K'_{eq}) daha küçük olması, yani sistemin dengeden reaktifler lehine uzak olması zorunludur.

Adım Adım Çözüm

1
Standart ve gerçek serbest enerji değişimi arasındaki ilişkiyi belirle.
ΔG=ΔG∘′+RTln⁡Q\Delta G = \Delta G^{\circ'} + RT \ln Q veya ΔG=RTln⁡(Q/Keq′)\Delta G = RT \ln(Q/K'_{eq}) eşitliği kullanılır.
Hücre içindeki reaksiyon yönünü standart koşullar (1M1 M) değil, o andaki gerçek konsantrasyonlar belirler.
2
Reaksiyonun kendiliğinden (spontan) ilerleme şartını analiz et.
Ürünler yönüne net akış olması için ΔG<0\Delta G < 0 (ekzorgonik) olmalıdır.
Termodinamik yasalarına göre sadece serbest enerjisi azalan süreçler dışarıdan enerji almadan ilerleyebilir.
3
QQ ve Keq′K'_{eq} arasındaki matematiksel ilişkiyi kur.
ΔG<0\Delta G < 0 olabilmesi için ln⁡(Q/Keq′)\ln(Q/K'_{eq}) terimi negatif olmalıdır, bu da Q/Keq′<1Q/K'_{eq} < 1 yani Q<Keq′Q < K'_{eq} demektir.
Kütle etki oranı (QQ) denge sabitinden küçük olduğunda, sistem dengeye ulaşmak için ürünler yönüne kayar.

Anahtar Kavram

Gerçek Serbest Enerji Değişimi ve Kütle Etkisi (Mass Action Ratio)

İpuçları

1
Reaksiyonun standart koşullarda endergonik olması, fizyolojik koşullarda da endergonik olacağı anlamına gelmez.
2
ΔG=ΔG∘′+RTln⁡Q\Delta G = \Delta G^{\circ'} + RT \ln Q formülünü düşünün. ΔG∘′\Delta G^{\circ'} pozitif iken ΔG\Delta G'yi nasıl negatif yapabilirsiniz?
3
Bir sistemin dengeden ne kadar uzak olduğunu kütle etki oranı (QQ) ve denge sabiti (Keq′K'_{eq}) arasındaki ilişki gösterir.

Daha Fazla Pratik

Fosfoenolpirüvatın ATP sentezinde kullanımındaki termodinamik hiyerarşiyi inceleyerek bu kavramı pekiştirebilirsiniz.

Alternatif Yöntem

Metabolik yolak mantığıyla düşünürsek; bir reaksiyonun ürünü bir sonraki reaksiyonun reaktifi olarak hızla tüketilirse, ürün konsantrasyonu çok düşük kalır. Bu durum QQ değerini küçülterek reaksiyonu 'yokuş aşağı' (ekzorgonik) hale getirir.
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla

Konular

Biyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

Bu konudan daha fazla soru