Examkin

Soru

Zorluk: ZorBiyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

Hücresel bir metabolik basamakta gerçekleşen A⇌BA \rightleftharpoons B reaksiyonunun standart serbest enerji değişimi (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) +1,8+1,8 kcal/mol olarak hesaplanmıştır. Vücut sıcaklığında (37∘37^{\circ} C, RT≈0,6RT \approx 0,6 kcal/mol) bu reaksiyonun hücre içi koşullarda kendiliğinden BB ürünü yönünde ilerleyebilmesi için [A]/[B][A]/[B] konsantrasyon oranı en az kaç olmalıdır? (ln⁡10≈2,3\ln 10 \approx 2,3; ln⁡20≈3,0\ln 20 \approx 3,0)

  1. A
    1
  2. B
    10
  3. 20Cevap
  4. D
    2,7 (e)
  5. E
    0,1

Cevap

Reaksiyonun kendiliğinden gerçekleşebilmesi için [A]/[B][A]/[B] konsantrasyon oranı en az 20 olmalıdır.
Doğru yanıt olan '20' seçeneği, reaksiyonun termodinamik olarak istemli hale gelmesi için gerekli olan minimum substrat/ürün eşiğini temsil eder. Formülde ΔG=1,8+0,6ln⁡([B]/[A])\Delta G = 1,8 + 0,6 \ln([B]/[A]) yazıldığında, ΔG<0\Delta G < 0 olabilmesi için ln⁡([B]/[A])\ln([B]/[A]) değerinin −3-3'ten küçük olması gerekir. Bu da ln⁡([A]/[B])\ln([A]/[B]) değerinin +3+3'ten büyük olması anlamına gelir. Verilen ln⁡20≈3,0\ln 20 \approx 3,0 bilgisiyle uyumlu olarak, substrat konsantrasyonu ürünün 20 katı veya daha fazlası olduğunda reaksiyon ekzergonik hale gelir.

Adım Adım Çözüm

1
Serbest enerji değişim formülünü hatırla
ΔG=ΔG∘′+RTln⁡[B][A]\Delta G = \Delta G^{\circ'} + RT \ln \frac{[B]}{[A]}
Gerçek hücre içi serbest enerji değişimi, standart değer ve konsantrasyon oranlarının toplamıdır.
2
İstemli reaksiyon şartını belirle
ΔG<0\Delta G < 0
Bir reaksiyonun kendiliğinden (ekzergonik) ilerlemesi için toplam serbest enerjisinin azalması gerekir.
3
Verilen değerleri formülde yerine koy ve eşitsizliği çöz
1,8+0,6ln⁡[B][A]<0⇒0,6ln⁡[B][A]<−1,8⇒ln⁡[B][A]<−31,8 + 0,6 \ln \frac{[B]}{[A]} < 0 \Rightarrow 0,6 \ln \frac{[B]}{[A]} < -1,8 \Rightarrow \ln \frac{[B]}{[A]} < -3
Pozitif ΔG∘′\Delta G^{\circ'} değerini dengelemek için konsantrasyon teriminin negatif ve mutlak değerce daha büyük olması gerekir.
4
Oranı ters çevirerek [A]/[B][A]/[B] değerini bul
ln⁡[A][B]>3\ln \frac{[A]}{[B]} > 3. Verilen ln⁡20≈3\ln 20 \approx 3 bilgisine göre [A]/[B]>20[A]/[B] > 20.
Substratın ürüne oranının logaritması 3'ten büyük olmalıdır.

Anahtar Kavram

Hücre içi serbest enerji değişimi (ΔG\Delta G), standart serbest enerji değişiminden (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) farklıdır ve substrat/ürün konsantrasyon oranlarına bağlıdır.

İpuçları

1
Bir reaksiyonun hücre içinde gerçekleşmesi için ΔG\Delta G değerinin negatif olması gerektiğini unutmayın.
2
ln⁡(B/A)=−ln⁡(A/B)\ln(B/A) = -\ln(A/B) matematiksel kuralını kullanarak istenen oranı çekmeye çalışın.
3
1,8/0,6=3,01,8 / 0,6 = 3,0 işlemini yaptıktan sonra, verilen ln⁡20≈3,0\ln 20 \approx 3,0 değerini bu sonuca eşleştirin.

Daha Fazla Pratik

Standart serbest enerji değişimi pozitif olup hücre içi yüksek substrat oranlarıyla (örneğin glikolizdeki aldolaz reaksiyonu) yürütülen diğer reaksiyonları inceleyin.
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla

Konular

Biyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

Bu konudan daha fazla soru