Examkin

Soru

Zorluk: Çok zorYüksek Enerjili Bağlar ve ATP Döngüsü

Biyoenerjetik sistemlerde ATP\text{ATP}, yüksek enerjili fosfat donörlerinden gelen kimyasal enerjiyi yakalayıp düşük enerjili akseptörlere aktararak hücre içi metabolik yollar arasında bir "enerji köprüsü" (common intermediate) kurar. Bu hiyerarşik yapı, moleküllerin standart serbest hidroliz enerjileri (\Delta G^\circ') ile doğrudan ilişkilidir.

Buna göre, yüksek enerjili fosfat bileşikleri ve ATP\text{ATP} döngüsünün termodinamik temelleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi biyokimyasal açıdan doğrudur?

  1. A
    Kreatin fosfat, standart hidroliz enerjisi (−43.1 kJ/mol-43.1\text{ kJ/mol}) bakımından fosfoenolpiruvat (−61.9 kJ/mol-61.9\text{ kJ/mol}) ve 1,3-bisfosfogliserattan (−49.4 kJ/mol-49.4\text{ kJ/mol}) daha negatif bir değere sahip olduğu için hücrenin en birincil enerji deposudur.
  2. ATP/ADP\text{ATP/ADP} sistemi, fosfat grubu transfer potansiyeli sıralamasında fosfoenolpiruvat ve 1,3-bisfosfogliserat gibi yüksek enerjili bileşiklerin altında, glukoz-6-fosfat gibi düşük enerjili esterlerin ise üzerinde yer alarak merkezi bir enerji aktarıcısı olarak işlev görür.Cevap
  3. C
    1,3-bisfosfogliseratın fosfat grubu transfer potansiyeli ATP\text{ATP}'den daha düşük olduğu için, glikolizdeki fosfogliserat kinaz reaksiyonu ancak ortamdaki ATP/ADP\text{ATP/ADP} oranı çok düşük olduğunda ekzergonik hale gelir.
  4. D
    Fosfoenolpiruvat, yapısındaki karboksil grubuna bağlı yüksek enerjili fosfat bağı sayesinde, ATP\text{ATP}'ye kıyasla yaklaşık iki kat daha fazla enerji taşıyan ve tüm biyokimyasal reaksiyonlarda doğrudan enerji vericisi olan moleküldür.
  5. E
    Biyolojik sistemlerde enerji akışı, fosfat grubu transfer potansiyeli düşük olan moleküllerden yüksek olanlara doğru gerçekleştiği için ATP\text{ATP}, düşük enerjili bir bileşik olan kreatin fosfatın sentezinde primer donördür.

Cevap

ATP/ADP sistemi, fosfat grubu transfer potansiyeli hiyerarşisinde yüksek enerjili donörler ile düşük enerjili akseptörler arasında merkezi bir konumda yer alarak ortak ara bileşik görevini yerine getirir.
Doğru olan ifade, ATP/ADP\text{ATP/ADP} sisteminin termodinamik hiyerarşideki merkezi konumunu açıklar. Biyokimyasal olarak enerji, fosfat transfer potansiyeli yüksek olan fosfoenolpiruvat (PEP\text{PEP}) ve 1,3-bisfosfogliserat (1,3-BPG\text{1,3-BPG}) gibi bileşiklerden ADP\text{ADP}'ye, oluşan ATP\text{ATP}'den ise glukoz-6-fosfat gibi daha düşük enerjili esterlere doğru akar. Bu hiyerarşi, ATP\text{ATP}'nin hücrede ortak bir enerji aktarıcısı olmasını sağlayan temel fizikokimyasal özelliktir.

Adım Adım Çözüm

1
Standart hidroliz enerjileri (\Delta G^\circ') sıralamasını değerlendir.
Hiyerarşi şu şekildedir: Fosfoenolpiruvat (-61.9)>1,3-Bisfosfogliserat (-49.4)>Kreatin Fosfat (-43.1)>ATP (-30.5)>Glukoz-1-fosfat (-20.9)>Glukoz-6-fosfat (-13.8)\text{Fosfoenolpiruvat (-61.9)} > \text{1,3-Bisfosfogliserat (-49.4)} > \text{Kreatin Fosfat (-43.1)} > \text{ATP (-30.5)} > \text{Glukoz-1-fosfat (-20.9)} > \text{Glukoz-6-fosfat (-13.8)}.
Termodinamik fizibiliteyi belirlemek için moleküllerin fosfat transfer potansiyellerini bilmek gerekir.
2
ATP'nin hiyerarşideki konumunu belirle.
ATP\text{ATP} (−30.5 kJ/mol-30.5\text{ kJ/mol}), yüksek enerjili fosfat bileşikleri ile düşük enerjili fosfat esterleri (şeker fosfatları) arasında tam orta bölgede yer alır.
ATP'nin her iki yöne de enerji aktarabilmesi için ara bir potansiyele sahip olması gerekir.
3
Termodinamik akış yönünü analiz et.
Fosfat grubu, potansiyeli yüksek olandan (PEP\text{PEP}, 1,3-BPG\text{1,3-BPG}, CP\text{CP}) potansiyeli düşük olana (ATP\text{ATP}, oradan da şeker fosfatlarına) aktarılır.
Reaksiyonun kendiliğinden gerçekleşmesi (ekzergonik olması) için toplam serbest enerji değişiminin negatif olması şarttır.
4
Sonucu "ortak ara bileşik" kavramı ile ilişkilendir.
ATP\text{ATP}, yüksek enerjili moleküllerden enerji alıp düşük enerjili moleküllere aktararak metabolizmanın evrensel enerji birimi olur.
Sistemin hiyerarşik yapısı biyokimyasal enerjinin verimli yönetimini sağlar.

Anahtar Kavram

Fosfat Grubu Transfer Potansiyeli Hiyerarşisi

Alternatif Yöntem

Bileşikleri enerji merdiveni olarak hayal edin: En üst basamakta PEP, orta basamakta ATP ve alt basamaklarda şeker fosfatları bulunur. Yerçekimi (termodinamik) gereği su (fosfat) yukarıdan aşağıya kolayca akar.
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla

Konular

Yüksek Enerjili Bağlar ve ATP Döngüsü

Bu konudan daha fazla soru