Uma reaçăo năo-espontânea pode ser impulsionada se for acoplada a uma reaçăo que seja espontânea. A formação de glutamina a partir de glutamato e ions amônio requer 14,2 kJ mol^-1 de entrada de energia. Ela é impulsionada pela hidrólise do ATP a ADP mediada pela enzima glutamina sintetase. (a) Dado que a variaçâo da energia de Gibbs para a hidrólise do ATP corresponde a De nas condições que prevalecem em uma célula típica, a hidrólise pode impulsionar a formação de glutamina? (b) Quantos moles de ATP devem ser hidrolisados para formar 1 mol de glutamina?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre reações químicas que não acontecem sozinhas (não-espontâneas) e como podemos fazê-las acontecer usando outra reação que libera energia (espontânea).
Aqui, estamos trabalhando com a formação de glutamina a partir de glutamato e íons amônio, que precisa de uma entrada de energia de . Para conseguir essa energia, usamos a hidrólise do ATP em ADP, que libera .
Vamos precisar entender sobre energia de Gibbs ( ) e como reações podem ser combinadas para que uma ajude a outra a acontecer.

Passo 2

Primeiro, vamos ver se a hidrólise do ATP pode realmente impulsionar a formação de glutamina.
A variação da energia de Gibbs ( De) nos diz se uma reação é espontânea ou não. Se for negativo, a reação libera energia e é espontânea. Se for positivo, ela absorve energia e não é espontânea.
Aqui, a formação de glutamina tem (não-espontânea) e a hidrólise do ATP tem (espontânea).
Para ver se a hidrólise do ATP pode impulsionar a formação de glutamina, somamos as duas variações de energia:
Como é negativo, a reação combinada é espontânea. Isso significa que, sim, a hidrólise do ATP pode impulsionar a formação de glutamina.

Passo 3

Agora, vamos descobrir quantos moles de ATP precisam ser hidrolisados para formar 1 mol de glutamina.
Sabemos que cada mol de ATP hidrolisado libera n times 31 , kJ/mol = 14,2 , kJ , e precisamos de n = 14,2 , kJ31 , kJ/mol approx 0,458 , mol para formar a glutamina.
Vamos chamar a quantidade de ATP necessária de . A energia total liberada por moles de ATP será:
Resolvendo para :

Resposta

(a) Sim, a hidrólise do ATP pode impulsionar a formação de glutamina, pois a energia liberada ( ) é suficiente para compensar a energia necessária ( ), resultando em uma variação de energia total de .
(b) Aproximadamente mol de ATP precisam ser hidrolisados para formar 1 mol de glutamina.

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