Examkin

Soru

Zorluk: Çok zorYüksek Enerjili Bağlar ve ATP Döngüsü

Standart serbest enerji değişimi (ΔG∘′\Delta G^{\circ \prime}), yüksek enerjili bileşiklerin fosfat grubu transfer potansiyellerini karşılaştırmak için kullanılan temel biyokimyasal ölçüttür. ATP, bu skalada "ara enerji taşıyıcısı" olarak görev yaparak, fosfat gruplarının hiyerarşik bir düzende aktarımına aracılık eder. Hücresel biyoenerjetik ve ATP döngüsü ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi biyokimyasal açıdan yanlıştır?

  1. A
    1,3-bisfosfogliseratın asil fosfat bağının hidroliz enerjisi, ADP'nin fosforilasyonu için gereken eşik enerjinin üzerindedir ve bu durum glikolizde substrat düzeyinde fosforilasyonu mümkün kılar.
  2. B
    Standart şartlar altında bir mol fosfoenolpiruvatın (PEP) hidrolizi ile açığa çıkan serbest enerji, teorik olarak iki mol ADP'den iki mol ATP sentezlenmesini sağlayacak termodinamik kapasiteye sahiptir.
  3. C
    Kreatin fosfatın fosfat transfer potansiyeli ATP'den daha yüksek olduğundan, kreatin kinaz reaksiyonu kasın yoğun aktivitesinde ATP depolarını sabit tutmak için hızla ATP sentezi yönünde ilerler.
  4. Hücre içi canlılık koşullarında ATP hidrolizinin gerçek serbest enerji değişimi (ΔG\Delta G), reaktan ve ürün konsantrasyonları nedeniyle standart değerden (ΔG∘′≈−30.5 kJ/mol\Delta G^{\circ \prime} \approx -30.5 \text{ kJ/mol}) daha pozitif bir değerdedir.Cevap
  5. E
    Tiyoester bağları (örn. Asetil-CoA) ile asil fosfat bağlarının (örn. 1,3-BPG) her ikisi de, standart ester bağlarından daha yüksek bir grup transfer potansiyeline sahip olmaları nedeniyle yüksek enerjili bağ sınıfında yer alır.

Cevap

Hücre içi canlılık koşullarında ATP hidrolizinin gerçek serbest enerji değişimi (ΔG \Delta G ), standart değerden daha negatif bir değerdedir, daha pozitif değil.
Gerçek hücresel serbest enerji değişimi (ΔG\Delta G), konsantrasyon etkileri nedeniyle standart serbest enerji değişiminden (ΔG∘′\Delta G^{\circ \prime}) daha negatiftir. Hücrede ATP konsantrasyonu ADP'den yaklaşık 10-100 kat daha yüksek tutulur. Bu durum termodinamik olarak ATP hidrolizinin itici gücünü artırarak ΔG\Delta G değerini yaklaşık −50-50 ile −60 kJ/mol-60 \text{ kJ/mol} seviyelerine çeker. Dolayısıyla 'daha pozitif' ifadesi biyokimyasal olarak yanlıştır.

Adım Adım Çözüm

1
Standart (ΔG∘′\Delta G^{\circ \prime}) ve gerçek (ΔG\Delta G) serbest enerji farkını değerlendir.
ΔG=ΔG∘′+RTln⁡([ADP][Pi]/[ATP])\Delta G = \Delta G^{\circ \prime} + RT \ln([\text{ADP}][P_i]/[\text{ATP}]) formülü geçerlidir.
Sistemdeki bileşenlerin konsantrasyonları, serbest enerjinin standart değerden ne kadar sapacağını belirler.
2
Hücre içi konsantrasyon oranlarını analiz et.
Canlı hücrelerde [ATP][\text{ATP}] konsantrasyonu [ADP][\text{ADP}]'den çok daha yüksektir (kararlı denge dışı durum).
Hücre, ATP'nin iş yapma potansiyelini maksimize etmek için bu gradyanı korur.
3
Matematiksel sonucu yorumla.
Küçük bir [ADP]/[ATP][\text{ADP}]/[\text{ATP}] oranı, logaritmik terimin negatif olmasına ve ΔG\Delta G değerinin ΔG∘′\Delta G^{\circ \prime} değerinden daha negatif (daha büyük mutlak değer) çıkmasına neden olur.
Daha negatif bir ΔG\Delta G, molekülün fosfat transfer etme ve iş yapma isteğinin standart şartlardan daha yüksek olduğunu gösterir.

Anahtar Kavram

Biyoenerjetik Hiyerarşi ve ATP'nin Hücresel Termodinamiği
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla

Konular

Yüksek Enerjili Bağlar ve ATP Döngüsü

Bu konudan daha fazla soru