Examkin

Soru

Zorluk: ZorYüksek Enerjili Bağlar ve ATP Döngüsü

Biyoenerjetik açıdan bir bileşiğin fosfat grubu transfer potansiyeli, standart şartlarda gerçekleşen hidroliz reaksiyonunun serbest enerji değişimi (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) ile ölçülür. ATP\text{ATP}'nin metabolizmadaki 'merkezi taşıyıcı' rolü, bu potansiyel hiyerarşisinde yüksek enerjili fosfat donörleri ile düşük enerjili akseptörler arasında bir köprü kurmasından kaynaklanır.

Buna göre, standart serbest hidroliz enerjileri dikkate alındığında, aşağıdaki fosfat grubu transfer reaksiyonlarından hangisinin standart şartlar (ΔG∘′\Delta G^{\circ'}) altında ekzergonik (kendiliğinden) bir süreç olması beklenmez?

  1. A
    1,3-Bisfosfogliserat+ADP→3-Fosfogliserat+ATP1,3\text{-Bisfosfogliserat} + \text{ADP} \rightarrow 3\text{-Fosfogliserat} + \text{ATP}
  2. B
    Fosfoenolpiruvat+ADP→Piruvat+ATP\text{Fosfoenolpiruvat} + \text{ADP} \rightarrow \text{Piruvat} + \text{ATP}
  3. C
    Kreatin fosfat+ADP→Kreatin+ATP\text{Kreatin fosfat} + \text{ADP} \rightarrow \text{Kreatin} + \text{ATP}
  4. D
    ATP+Glukoz→ADP+Glukoz-6-fosfat\text{ATP} + \text{Glukoz} \rightarrow \text{ADP} + \text{Glukoz-6-fosfat}
  5. ATP+Kreatin→ADP+Kreatin fosfat\text{ATP} + \text{Kreatin} \rightarrow \text{ADP} + \text{Kreatin fosfat}Cevap

Cevap

ATP ve kreatin arasındaki fosfat transferi sonucunda kreatin fosfat oluşumu, standart şartlar altında endergonik bir reaksiyondur.
Biyoenerjetik hiyerarşide kreatin fosfatın standart serbest hidroliz enerjisi (ΔG∘′\Delta G^{\circ'} yaklaşık −10.3-10.3 kcal/mol), ATP\text{ATP}'nin standart hidroliz enerjisinden (ΔG∘′\Delta G^{\circ'} yaklaşık −7.3-7.3 kcal/mol) daha negatif, yani daha yüksektir. Standart şartlar altında bir fosfat grubunun aktarımı her zaman daha yüksek potansiyelden daha düşük potansiyele doğrudur. Bu nedenle ATP\text{ATP}'den kreatine fosfat aktarımı standart şartlarda +3.0+3.0 kcal/mol değerinde endergonik bir süreçtir ve kendiliğinden gerçekleşmez.

Adım Adım Çözüm

1
Moleküllerin fosfat grubu transfer potansiyeli hiyerarşisini sıralamak.
Sıralama (yüksekten düşüğe): Fosfoenolpiruvat (-14.8 kcal/mol) > 1,3-Bisfosfogliserat (-11.8 kcal/mol) > Kreatin fosfat (-10.3 kcal/mol) > ATP (-7.3 kcal/mol) > Glukoz-1-P (-5.0 kcal/mol) > Glukoz-6-P (-3.3 kcal/mol).
Bir reaksiyonun standart şartlarda ekzergonik olması için donörün transfer potansiyelinin akseptörden yüksek olması gerekir.
2
Seçeneklerdeki donör-akseptör çiftlerini hiyerarşiye göre karşılaştırmak.
ATP'den kreatine fosfat aktarımı (-7.3'ten -10.3'e), düşük enerjili bir donörden daha yüksek enerjili bir ürün elde etmeye çalışmaktadır.
Kreatin fosfat sentezi için gereken enerji (10.3 kcal/mol), ATP hidrolizinden sağlanan enerjiden (7.3 kcal/mol) fazladır.
3
Net serbest enerji değişimini hesaplamak.
DeltaGcirc′=(+10.3)+(−7.3)=+3.0textkcal/mol\\Delta G^{\\circ'} = (+10.3) + (-7.3) = +3.0 \\text{ kcal/mol}.
Pozitif serbest enerji değişimi, reaksiyonun standart şartlarda kendiliğinden gerçekleşemeyeceğini (endergonik olduğunu) gösterir.

Anahtar Kavram

ATP, fosfat transfer hiyerarşisinde 'ara' konumdadır. Kendisinden daha yüksek enerjili olan PEP, 1,3-BPG ve kreatin fosfattan fosfat alabilir; ancak standart şartlar altında kreatini fosforilleyerek kreatin fosfat sentezlemesi termodinamik olarak 'yokuş yukarı' bir işlemdir.

Daha Fazla Pratik

Kreatin kinaz reaksiyonunun hücre içi dinlenme ve egzersiz durumlarındaki yön değişimini (kütle etkisi prensibi) inceleyiniz.
Tahmini Süre:1m 40s
Bu soruyu puanla

Konular

Yüksek Enerjili Bağlar ve ATP Döngüsü

Bu konudan daha fazla soru