Examkin

Soru

Zorluk: Çok zorBiyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

Metabolik yolların enerji dengesi, yüksek enerjili fosfat bileşikleri arasındaki transfer potansiyeli hiyerarşisine ve sistemin termodinamik parametreleri arasındaki ilişkiye dayanır. Bir biyokimyasal reaksiyonun istemliliği (ΔG\Delta G), entalpi (ΔH\Delta H) ve entropi (ΔS\Delta S) değişimlerinin sıcaklık ile olan etkileşimiyle belirlenir.

Buna göre, hücresel biyoenerjetik süreçler ve termodinamik yasalar göz önüne alındığında aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

  1. Fosfoenolpirüvatın (PEP) ADP'ye fosfat transferi yaparak ATP sentezlediği reaksiyonun standart serbest enerji değişimi (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) yaklaşık −31.4-31.4 kJ/mol'dür ve bu durum PEP'in ATP'den daha yüksek bir fosfat transfer potansiyeline sahip olduğunu gösterir.Cevap
  2. B
    Bir reaksiyonun her sıcaklıkta kendiliğinden (istemli) gerçekleşebilmesi için entalpi değişiminin pozitif (ΔH>0\Delta H > 0) ve entropi değişiminin negatif (ΔS<0\Delta S < 0) olması zorunludur.
  3. C
    1,3-bisfosfogliseratın (1,3-BPG) fosfat transfer potansiyeli PEP'ten daha yüksektir, bu nedenle glikoliz yolunda ATP üretimi PEP aşamasından önce 1,3-BPG üzerinden gerçekleştirilir.
  4. D
    Bir biyokimyasal reaksiyonun ΔG\Delta G değeri ne kadar büyük ve negatifse, reaksiyonun aktivasyon enerjisi o kadar düşüktür ve reaksiyon hızı o kadar fazladır.
  5. E
    ATP'nin hidrolizi sırasında açığa çıkan yüksek serbest enerji tamamen sistemin düzensizliğindeki artıştan (ΔS\Delta S) kaynaklanır ve ortamdaki Mg2+\text{Mg}^{2+} iyonlarının konsantrasyonundan etkilenmez.

Cevap

Fosfoenolpirüvatın ADP'ye fosfat aktararak ATP sentezlemesi reaksiyonunun standart serbest enerji değişimi yaklaşık −31.4-31.4 kJ/mol'dür ve bu PEP'in daha yüksek transfer potansiyelini yansıtır.
Biyokimyasal sistemlerde fosfat transferi, potansiyeli yüksek olan molekülden düşük olana doğru gerçekleşir. PEP'in standart hidroliz enerjisi (−61.9-61.9 kJ/mol), ATP'ninkinden (−30.5-30.5 kJ/mol) çok daha negatif olduğu için, PEP'ten ADP'ye fosfat aktarımı termodinamik olarak oldukça elverişlidir ve net reaksiyon ekzergoniktir (−31.4-31.4 kJ/mol).

Adım Adım Çözüm

1
Eşleşmiş reaksiyonların standart serbest enerji değişimlerini analiz etme
PEP hidrolizi: −61.9-61.9 kJ/mol; ATP sentezi: +30.5+30.5 kJ/mol.
Net reaksiyonun istemliliğini belirlemek için bileşen reaksiyonların enerjileri toplanmalıdır.
2
Net ΔG∘′\Delta G^{\circ'} hesaplaması yapma
−61.9+30.5=−31.4-61.9 + 30.5 = -31.4 kJ/mol.
Negatif bir net ΔG∘′\Delta G^{\circ'} değeri, reaksiyonun standart koşullarda kendiliğinden gerçekleşebileceğini kanıtlar.
3
Termodinamik parametrelerin (entalpi ve entropi) işaretlerini değerlendirme
ΔG=ΔH−TΔS\Delta G = \Delta H - T\Delta S ilişkisine göre, istemlilik için ΔG<0\Delta G < 0 olmalıdır.
ΔH<0\Delta H < 0 (ekzotermik) ve ΔS>0\Delta S > 0 (düzensizlik artışı) durumları reaksiyonu istemliliğe iter.

Anahtar Kavram

Fosfat Transfer Potansiyeli Hiyerarşisi ve Gibbs Serbest Enerjisi

Alternatif Yöntem

Reaksiyonun istemliliğini sadece sayısal değerlerle değil, moleküler stabilite farklarıyla (rezonans ve yük itilmesi gibi) analiz etmek.
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Biyoenerjetik Temel Kavramlar ve Termodinamik

Bu konudan daha fazla soru