A síntese de glutamina a partir de glutamato e amônia é uma reação endergônica nas condições padrão:
glutamato +NH3 <=ftharpoons glutamina De
Uma segunda enzima, E2, cataliza duas reações sucessivamente: a fosforilação do glutamato a partir de ATP
glutamato +ATP <=ftharpoons glutamatoP +ADP
e a interconversão entre glutamatoP e glutamina consumindo amônia e liberando fosfato inorgânico
glutamatoP +NH3 <=ftharpoons glutamina +Pi
Lembrando que a hidrólise de ATP (ATP <=ftharpoons ADP+Pi ) é exergônica nas condições padrão, com De, calcule o De da combinação das duas reações ((2) e (3)) catalizadas pela enzima E2.

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 ( De), para calcular a De da combinação de duas reações catalisadas pela enzima E2. 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 E2 catalisa:
  1. Reação 2:
    glutamato + ATP <=ftharpoons glutamatoP + ADP
  2. Reação 3:
    glutamatoP + NH3 <=ftharpoons glutamina + Pi
Queremos encontrar a De 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 De total será a soma das De das Reação 2 e Reação 3:
De
Precisamos encontrar De e De.

Passo 4

A hidrólise de ATP é uma reação conhecida:
ATP <=ftharpoons ADP + Pi De
Essa reação libera energia (é exergônica). A Reação 2 envolve a conversão de ATP em ADP, então podemos relacionar De com a hidrólise de ATP.
Na Reação 2:
glutamato + ATP <=ftharpoons glutamatoP + ADP
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 De.
Então:
De

Passo 5

Agora, vamos ver a Reação 3:
glutamatoP + NH3 <=ftharpoons glutamina + Pi
Queremos encontrar De. Sabemos que a síntese de glutamina a partir de glutamato e amônia tem De:
glutamato + NH3 <=ftharpoons glutamina De
Mas na Reação 3, estamos usando glutamatoP em vez de glutamato e produzindo fosfato inorgânico ( Pi). 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 De considerando que a transferência do fosfato está ligada à hidrólise de ATP.
Como já consideramos a De como -7300 cal/mol, a De será a energia necessária para a síntese de glutamina a partir de glutamatoP e amônia, que é:
De

Passo 6

Agora, vamos somar as duas De para encontrar a De:
De

Resposta

A De da combinação das duas reações catalisadas pela enzima E2 é -3900 cal/mol.

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