Examkin

Soru

Zorluk: ZorBiyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

Hücresel biyokimyasal süreçlerde, bir reaksiyonun standart serbest enerji değişimi (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) pozitif bir değer olmasına rağmen (endergonik), bu reaksiyonun hücre içerisinde kendiliğinden ileri yönde (ürün oluşumu lehine) gerçekleşmesi mümkündür. Buna göre, söz konusu reaksiyonun hücre içi koşullarda istemli (ekzergonik) hale gelmesini sağlayan termodinamik faktörler ve yüksek enerjili bileşiklerle ilişkisi hakkında aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

  1. Ürün konsantrasyonunun substratlara oranının sürekli düşük tutulması (kütle etkisi), ΔG=ΔG∘′+RTln⁡Q\Delta G = \Delta G^{\circ'} + RT \ln Q eşitliğine göre gerçek serbest enerji değişimini negatifleştirerek reaksiyonu ileri yöne kaydırır.Cevap
  2. B
    ΔG=ΔH−TΔS\Delta G = \Delta H - T\Delta S denklemine göre, endotermik bir reaksiyonda entalpi değişimi (ΔH\Delta H) negatif olduğu için ortam sıcaklığı arttıkça reaksiyonun istemliliği ve hızı her zaman artış gösterir.
  3. C
    Fosfoenolpirüvat (PEP) ve 1,3-bifosfogliserat (1,3-BPG) molekülleri, ATP'den daha düşük standart fosfat grubu aktarım potansiyeline sahip oldukları için ATP tarafından kolayca fosforillenebilirler.
  4. D
    Standart serbest enerji değişimi pozitif (ΔG∘′>0\Delta G^{\circ'} > 0) olan bir reaksiyonda denge sabiti (KeqK_{eq}) 1'den büyüktür ve bu durum reaksiyonun her zaman ürünler lehine ilerleyeceğini garanti eder.
  5. E
    Biyolojik sistemlerde sistemin toplam düzensizliğinin (entropi, ΔS\Delta S) azalması, Gibbs serbest enerji değerini daha negatif bir seviyeye çekerek reaksiyonun ekzergonik olma ihtimalini artırır.

Cevap

Ürün konsantrasyonunun substratlara oranının düşük tutulması (kütle etkisi), gerçek serbest enerji değişimini negatifleştirerek reaksiyonu istemli hale getirir.
Biyokimyasal reaksiyonların hücre içindeki yönünü belirleyen temel parametre gerçek serbest enerji değişimidir (ΔG\Delta G). Bu değer, reaksiyonun standart koşullardaki eğilimini (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) ve mevcut konsantrasyonların etkisini (kütle etkisi) birleştirir. Eğer ürünler başka bir metabolik yolağa girerek hızla ortamdan uzaklaştırılıyorsa, [U¨ru¨n]/[Substrat][Ürün]/[Substrat] oranı düşer ve ln⁡\ln terimi negatifleşerek pozitif bir standart enerjiyi bile net ekzergonik (istemli) bir sürece dönüştürebilir.

Adım Adım Çözüm

1
Standart serbest enerji (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) ile gerçek serbest enerji (ΔG\Delta G) arasındaki ilişkiyi tanımla.
ΔG=ΔG∘′+RTln⁡([U¨ru¨n][Substrat])\Delta G = \Delta G^{\circ'} + RT \ln(\frac{[Ürün]}{[Substrat]})
Hücre içi reaksiyonların yönünü standart değerler değil, o anki konsantrasyonlarla belirlenen gerçek değerler tayin eder.
2
Konsantrasyon teriminin (logaritmik bileşen) ΔG\Delta G üzerindeki etkisini analiz et.
Eğer [U¨ru¨n]/[Substrat][Ürün] / [Substrat] oranı çok küçükse (örneğin ürünler hızla başka bir reaksiyona giriyorsa), RTln⁡QRT \ln Q terimi büyük bir negatif değer alır.
Bu negatif değer, pozitif olan ΔG∘′\Delta G^{\circ'} değerini baskılayarak toplam ΔG\Delta G'yi negatif yapabilir.
3
Yüksek enerjili bileşiklerin hiyerarşisini kontrol et.
PEP > 1,3-BPG > Kreatin Fosfat > ATP > Glikoz-6-P
ATP, fosfat aktarım potansiyeli bakımından hiyerarşinin ortasındadır; üstündekileri sentezleyemez ama onlardan fosfat alarak sentezlenebilir.

Anahtar Kavram

Gerçek Serbest Enerji Değişimi ve Kütle Etkisi

Daha Fazla Pratik

Fosfat grubu aktarım potansiyeli hiyerarşisini (PEP > 1,3-BPG > Kreatin-P > ATP > G-6-P) ezberlemek bu tarz soruların çözümünü kolaylaştıracaktır.
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Biyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

Bu konudan daha fazla soru