A termodinâmica do processo de desenovelamento proteico é descrita pela sua variação de energia livre, De.
Explique como se pode inferir o sinal da variação de entalpia e diga se o processo de desenovelamento é endotérmico ou exotérmico em cada uma dessas três temperaturas.

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que o exercício está pedindo. A gente está falando sobre a termodinâmica do processo de desenovelamento de proteínas, que é descrito pela variação da energia livre:
De
O exercício quer que a gente explique como determinar o sinal da variação de entalpia ( ) e diga se o processo de desenovelamento é endotérmico ou exotérmico em três temperaturas diferentes. Para isso, vamos precisar entender o que cada termo nessa equação representa e como eles influenciam o processo.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que cada termo significa:
  • : Variação da energia livre de Gibbs durante o desenovelamento.
  • : Variação da entalpia, que está relacionada ao calor absorvido ou liberado.
  • : Temperatura absoluta em Kelvin.
  • : Variação da entropia, que mede a desordem do sistema.

Passo 3

Agora, vamos focar na variação de entalpia ( ). O sinal de nos indica se o processo é endotérmico ou exotérmico:
  • Se , o processo absorve calor do ambiente, sendo endotérmico.
  • Se , o processo libera calor para o ambiente, sendo exotérmico.

Passo 4

Para inferir o sinal de De 0 , vamos considerar o que acontece durante o desenovelamento das proteínas. Geralmente, desenovelar uma proteína requer quebrar ligações internas, como ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas. Esse processo demanda energia, ou seja, absorve calor. Portanto, podemos concluir que:
Isso indica que o processo de desenovelamento é endotérmico.

Passo 5

Agora, vamos analisar como isso se comporta em diferentes temperaturas. A equação mostra que:
  • Em temperaturas mais baixas, o termo é menor, tornando mais dominado por .
  • Em temperaturas mais altas, o termo aumenta, podendo tornar negativo se .
Como sempre, o processo de desenovelamento é endotérmico em todas as temperaturas consideradas, já que ele sempre absorve calor do ambiente.

Resposta

O processo de desenovelamento é endotérmico em cada uma das três temperaturas analisadas, pois a variação de entalpia ( ) é positiva.

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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.
1 mol de gás ideal monoatômico (ou seja, P V=n R T e E=32 n R T ) 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 ( De ). O gás então se equilibra neste novo volume ainda sem troca de calor com o meio. Usando R=0.082(atml) /(mol K), calcule:
a variação de temperatura, De.
A síntese de glutamina a partir de glutamato e amônia é uma reação endergônica nas condições padrão:
glutamato +NH3 <=ftharpoons glutamina De
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) ?
1 mol de gás ideal monoatômico (ou seja, P V=n R T e E=32 n R T ) 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 ( De ). O gás então se equilibra neste novo volume ainda sem troca de calor com o meio. Usando R=0.082(atml) /(mol K), calcule:
Sem fazer qualquer cálculo, diga e justifique se a variação de temperatura seria maior, menor ou igual ao valor encontrado no item © caso a compressão adiabática para o mesmo volume final tivesse sido realizada reversivelmente.