Examkin

Soru

Zorluk: ZorBiyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

Hücre içerisindeki metabolik akış, yüksek enerjili fosfat bileşiklerinin birbirleri arasındaki termodinamik hiyerarşisi sayesinde sürdürülür. Bu hiyerarşi, bir molekülün fosfat grubunu bir diğerine aktarma eğilimi olan 'fosfat transfer potansiyeli' ile ifade edilir.

Aşağıda bazı önemli biyokimyasal bileşiklerin standart şartlardaki hidroliz serbest enerjileri (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) listelenmiştir:
- Fosfoenolpirüvat: −61.9 kJ/mol-61.9\text{ kJ/mol}
- 1,31,3-Bifosfogliserat: −49.4 kJ/mol-49.4\text{ kJ/mol}
- ATP (ADP + PiP_i): −30.5 kJ/mol-30.5\text{ kJ/mol}
- Glikoz 66-fosfat: −13.8 kJ/mol-13.8\text{ kJ/mol}

Bu hiyerarşik yapı ve termodinamik parametrelerle ilgili aşağıdaki değerlendirmelerden hangisi yanlıştır?

  1. A
    Fosfoenolpirüvat, ATP'den daha negatif bir ΔG∘′\Delta G^{\circ'} değerine sahip olduğu için glikoliz yolunda ADP'nin substrat düzeyinde fosforilasyonu için gerekli enerjiyi sağlayabilir.
  2. ATP'nin ADP'ye hidroliz reaksiyonunda ΔG=ΔH−TΔS\Delta G = \Delta H - T \Delta S ilişkisine göre; entalpi değişiminin (ΔH\Delta H) pozitif olması ve sistemin düzensizliğinin (entropi, ΔS\Delta S) azalması, reaksiyonun ekzergonik karakterini belirleyen temel unsurlardır.Cevap
  3. C
    1,31,3-Bifosfogliserattan ADP'ye fosfat grubu transferi sonucunda ATP ve 33-fosfogliserat oluşumu, standart şartlar altında istemli (ekzergonik) bir süreçtir.
  4. D
    ATP'nin hidrolizinden açığa çıkan serbest enerjinin büyüklüğünde, ürünlerin (ADP ve PiP_i) ATP'ye kıyasla daha fazla rezonans kararlılığına sahip olması ve elektrostatik itmenin azalması önemli rol oynar.
  5. E
    Glikoz 66-fosfat, hidroliz edildiğinde ATP'ye göre daha az serbest enerji açığa çıkardığı için ATP'den glikoza fosfat transferi standart şartlarda kendiliğinden gerçekleşebilir.

Cevap

ATP hidrolizinde entalpi değişiminin pozitif ve entropinin azaldığı yönündeki ifade yanlıştır çünkü bu durum reaksiyonu endergonik yapardı.
ATP'nin hidrolizi ekzergonik (ΔG<0\Delta G < 0) bir reaksiyondur. Bu durumun termodinamik temeli, reaksiyonun ekzotermik olması (ΔH<0\Delta H < 0) ve ürünlerin oluşumuyla düzensizliğin/entropinin artmasıdır (ΔS>0\Delta S > 0). Seçenekte belirtilen entalpi değişiminin pozitif (endotermik) olması ve entropinin azalması durumu reaksiyonun gerçekleşmesi için enerji girişi gerektirirdi ve bu ifade biyobiyoenerjetik gerçeklerle çelişmektedir.

Adım Adım Çözüm

1
Bileşiklerin standart serbest enerji (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) değerlerini karşılaştırın.
Hiyerarşi: PEP (−61.9 -61.9) > 1,31,3-BPG (−49.4 -49.4) > ATP (−30.5 -30.5) > G 66 P (−13.8 -13.8) şeklindedir.
Daha negatif ΔG\Delta G değeri, daha yüksek fosfat transfer potansiyeli anlamına gelir.
2
Gibbs serbest enerji formülünü (ΔG=ΔH−TΔS\Delta G = \Delta H - T\Delta S) analiz edin.
İstemli (ekzergonik) bir reaksiyon için ΔG\Delta G negatif olmalıdır.
ATP hidrolizinde bir molekül ikiye bölünür (entropi artar, ΔS>0\Delta S > 0) ve ısı açığa çıkar (ekzotermik, ΔH<0\Delta H < 0).
3
Fosfat transferi yönünü kontrol edin.
Üstteki bir bileşikten alttakine transfer ΔGtoplam<0\Delta G_{toplam} < 0 sonucunu verir.
Örneğin; 1,31,3-BPG + ADP →\rightarrow ATP + 33-PG reaksiyonunda ΔG=−49.4−(−30.5)=−18.9 kJ/mol\Delta G = -49.4 - (-30.5) = -18.9\text{ kJ/mol} olur (istemli).

Anahtar Kavram

Fosfat transfer potansiyeli hiyerarşisi ve Gibbs serbest enerji bileşenleri (Entalpi/Entropi).

Daha Fazla Pratik

Biyokimyasal reaksiyonların gerçek hücre içi şartlardaki (ΔG\Delta G) istemliliğini etkileyen konsantrasyon (Q) faktörünü inceleyin.
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Biyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

Bu konudan daha fazla soru