Examkin

Soru

Zorluk: Çok zorYüksek Enerjili Bağlar ve ATP Döngüsü

Biyoenerjetik süreçlerde yüksek enerjili moleküllerin fosfat grubu transfer potansiyelleri (ΔG∘′\Delta G^{\circ \prime}) ve bu enerjinin hücresel işlerde kullanımı belirli termodinamik kurallara tabidir. ATP\text{ATP}'nin hücresel enerji döngüsündeki merkezi rolü ve diğer yüksek enerjili bileşiklerle olan ilişkisi dikkate alındığında, aşağıdakilerden hangisi biyokimyasal açıdan doğrudur?

  1. A
    Asetil-CoA gibi tiyoester bileşikleri, oksijenli esterlere kıyasla daha güçlü bir rezonans kararlılığına sahip oldukları için hidroliz edildiklerinde açığa çıkan serbest enerji ATP\text{ATP} hidrolizinden daha yüksektir.
  2. B
    ATP\text{ATP} hidrolizinin yüksek ekzergonik potansiyeli, ürünlerin (ADP\text{ADP} ve Pi\text{P}_i) başlangıç molekülüne göre daha düşük rezonans kararlılığına sahip olmasından kaynaklanır.
  3. C
    Kreatin fosfatın fosfat grubu transfer potansiyeli ATP\text{ATP}'den daha düşük olduğu için, bu molekül sadece kasta ATP\text{ATP} tüketiminin çok yüksek olduğu durumlarda termodinamik olarak ATP\text{ATP} sentezini destekleyebilir.
  4. ATP\text{ATP}'nin AMP\text{AMP} ve pirofosfata (PPi\text{PP}_i) hidrolizi, ADP\text{ADP} ve inorganik fosfata (Pi\text{P}_i) hidrolizi ile benzer standart serbest enerji değişimi değerine sahiptir; ancak PPi\text{PP}_i'nin hızlıca yıkımı birçok sentetik reaksiyonu termodinamik olarak tek yönlü hale getirir.Cevap
  5. E
    Mg2+\text{Mg}^{2+} iyonları, ATP\text{ATP}'nin fosfat grupları üzerindeki negatif yükleri maskeleyerek molekülü kararsızlaştırır ve hidroliz reaksiyonunun standart serbest enerji değişimini (ΔG∘′\Delta G^{\circ \prime}) daha negatif bir değere taşır.

Cevap

ATP'nin AMP ve pirofosfata (PPi) hidrolizi, ADP yoluna benzer bir ilk enerji değişimi sunsa da, PPi'nin inorganik pirofosfataz ile yıkımı reaksiyonu geri dönüşsüz kılarak sentetik yolları destekler.
Doğru seçenek olan ifade, ATP'nin iki farklı hidroliz yolunun benzer enerji seviyelerine sahip olduğunu ancak pirofosfatın (PPi) hızlı hidrolizinin biyosentetik reaksiyonları (DNA sentezi, yağ asidi aktivasyonu vb.) termodinamik olarak geri dönüşsüz hale getirdiğini doğru bir şekilde açıklar.

Adım Adım Çözüm

1
ATP hidroliz yollarının termodinamik karşılaştırması
ATP→ADP+Pi\text{ATP} \rightarrow \text{ADP} + \text{P}_i (ΔG∘′≈−30.5\Delta G^{\circ \prime} \approx -30.5 kJ/mol) ve ATP→AMP+PPi\text{ATP} \rightarrow \text{AMP} + \text{PP}_i (ΔG∘′≈−32.2\Delta G^{\circ \prime} \approx -32.2 kJ/mol) değerleri birbirine yakındır.
Her iki reaksiyon da bir fosfoanhidrit bağının kopmasını içerir.
2
Pirofosfat (PPi) yıkımının etkisinin analizi
PPi+H2O→2Pi\text{PP}_i + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{P}_i reaksiyonu 19.219.2 kJ/mol daha enerji açığa çıkarır.
Hücredeki inorganik pirofosfataz aktivitesi, PPi konsantrasyonunu çok düşük tutarak kütle etkisi ve termodinamik eşleşme ile ana reaksiyonu ileri çeker.
3
Tiyoester ve oksijenli esterlerin kimyasal yapısının değerlendirilmesi
Tiyoesterler (Asetil-CoA), rezonans kararlılığı eksikliği nedeniyle daha yüksek serbest enerjiye sahiptir.
Kükürtün büyük orbital yapısı karbonil grubu ile etkili pi bağı örtüşmesine izin vermez, bu da hidrolizi daha avantajlı kılar.

Anahtar Kavram

Fosfat Grubu Transfer Potansiyeli ve Enerji Eşleşmesi

İpuçları

1
ATP'nin hem ADP'ye hem de AMP'ye dönüşebildiği reaksiyonları düşünün.
2
Bir reaksiyonun hücre içinde neden tek yönlü (irreversible) ilerlediğini belirleyen 'itici gücü' (driving force) hatırlayın.
3
Pirofosfatın (PPi) hücre içindeki kaderi, DNA polimerizasyonu ve yağ asidi aktivasyonu gibi yolların termodinamiği için kritiktir.

Daha Fazla Pratik

Biyoenerjetik hiyerarşide ATP'nin üzerinde ve altında yer alan molekülleri sıralayarak substrat düzeyinde fosforilasyonu tekrar edin.
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla

Konular

Yüksek Enerjili Bağlar ve ATP Döngüsü

Bu konudan daha fazla soru