A síntese de glutamina a partir de glutamato e amônia é uma reação endergônica nas condições padrão:
Uma segunda enzima, E2, cataliza duas reações sucessivamente: a fosforilação do glutamato a partir de ATP
e a interconversão entre glutamatoP e glutamina consumindo amônia e liberando fosfato inorgânico
Lembrando que a hidrólise de ATP (ATP
) é exergônica nas condições padrão, com
, calcule o
da combinação das duas reações ((2) e (3)) catalizadas pela enzima
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a síntese de glutamina a partir de glutamato e amônia, que é uma reação que precisa de energia (enderegônica). A gente vai usar conceitos de termodinâmica, especialmente sobre a energia livre de Gibbs (
), para calcular a
da combinação de duas reações catalisadas pela enzima
. Vamos precisar entender como somar as energias das reações e como a hidrólise de ATP influencia nisso.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as duas reações que a enzima
catalisa:
-
Reação 2:
-
Reação 3:
Queremos encontrar a
da combinação dessas duas reações.
Passo 3
Sabemos que, quando a gente soma duas reações químicas, as energias livres de Gibbs também somam. Então, a
total será a soma das
das Reação 2 e Reação 3:
Precisamos encontrar
e
.
Passo 4
A hidrólise de ATP é uma reação conhecida:
Essa reação libera energia (é exergônica). A Reação 2 envolve a conversão de ATP em ADP, então podemos relacionar
com a hidrólise de ATP.
Na Reação 2:
Além da hidrólise de ATP, estamos convertendo glutamato em glutamatoP. Porém, sem informações adicionais sobre essa conversão, vamos considerar que apenas a parte da hidrólise de ATP contribui para
.
Então:
Passo 5
Agora, vamos ver a Reação 3:
Queremos encontrar
. Sabemos que a síntese de glutamina a partir de glutamato e amônia tem
:
Mas na Reação 3, estamos usando glutamatoP em vez de glutamato e produzindo fosfato inorgânico (
). A diferença aqui é que a fosforilação altera a energia livre da reação. Para relacionar as duas, vamos perceber que adicionar um grupo fosfato geralmente consome energia, então podemos ajustar a
considerando que a transferência do fosfato está ligada à hidrólise de ATP.
Como já consideramos a
como -7300 cal/mol, a
será a energia necessária para a síntese de glutamina a partir de glutamatoP e amônia, que é:
Passo 6
Agora, vamos somar as duas
para encontrar a
:
Resposta
A
da combinação das duas reações catalisadas pela enzima
é -3900 cal/mol.
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1 mol de gás ideal monoatômico (ou seja,
e
) está inicialmente a 1atm de pressão e 300K. Uma pressão constante de 5atm é aplicada adiabaticamente (i.e., sem troca de calor), comprimindo o gás irreversivelmente até que o volume diminua em 2 litros (
). O gás então se equilibra neste novo volume ainda sem troca de calor com o meio. Usando
K), calcule:
a variação de temperatura, .
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A síntese de glutamina a partir de glutamato e amônia é uma reação endergônica nas condições padrão:
Apesar de não ocorrer perceptivelmente na ausência de catalizadores, a reação acima é eficientemente catalizada pela enzima E1. Qual seria o sentido da reação acima (síntese de glutamina ou quebra de glutamina) na presença de E1 quando as concentrações de glutamato, glutamina e amônia fossem todas 1M (ou seja, condição padrão) ?