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Enunciado

Química - Atkins - Fisico-Quimica - Vol. 1- Ed: 8º - Capítulo 7.Aplicações - Ex. 30

Em condições-padrões bioquímicas, a respiração aeróbica produz aproximadamente 38 moléculas de ATP por molécula de glicose que é completamente oxidada. (a) Qual é a eficiência percentual da respiração aeróbica em condições padrões bioquímicos? (b) As condições seguintes são mais prováveis de serem observadas numa célula viva: pCO2= 5,3 X 10-2 atm, pO2= 0,132 atm, [glicose]=5,6 X 10-2 mol/L, [ATP]=[ADP]=[Pi]=1,0 X 10-4 mol/L, pH =7,4 e T = 310 K. Considerando que as atividades possam ser substituídas pelas molaridades, calcule a eficiência da respiração aeróbica nessas condições fisiológicas.

Passo 1

Opaaaaa, gente!!! Vamos que vamos!

Bem, primeiro de tudo vamos fazer referência aos valores padrões de energia de Gibbs para a hidrólise do ATP, que é de aproximadamente – 30 kJ/mol. Essa é uma informação que possivelmente seu professor teria que te dar numa prova. Enquanto a energia de Gibbs associada à combustão da glicose é de -2880 kJ/mol

(a) Se assumirmos que cada mol de ATP formado durante o processo aeróbico de quebra de glicose produz cerca de – 30 kJ/mol, temos que:

E f i c i ê n c i a = 38 × - 30 - 2880 × 100 = 40 %

Passo 2

(b) Para a oxidação da glicose sobre condições biológicas de p C O 2 = 5,3 × 10 - 2   a t m , p O 2 = 0,132   a t m e tendo g l i c o s e = 5,6 × 10 - 2   m o l / d m 3 , temos que:

Δ r G ' = Δ r G 0 + R T   l n Q

Q = = p C O 2 p 0 6 g l i c o s e × p O 2 p 0 9 = 5,3 × 10 - 2 6 5,6 × 10 - 2 0,132 9 = 32,5

Logo, temos ao final que:

Δ r G ' = - 2880 + 8,314 × 310 × ln ⁡ 32,5 = - 2871 k J m o l

Que se você perceber não é um valor tão longe do padrão.

Passo 3

Para o ATP ADP sobre as condições dadas, a gente pode ainda escrever novamente que:

Δ r G ' = Δ r G 0 + R T ln ⁡ Q ' Q 0

Mas quem são os nossos “Qs”?

Q 0 = A D P P i H 3 O + A T P = 1 × 1 × 10 - 7 1 = 10 - 7

Q ' = 1 × 10 - 4 × 1 × 10 - 4 × 10 - 7,4 1 × 10 - 4 = 10 - 11,4

Portanto, temos que

Δ r G ' = - 30 + R T ln ⁡ 10 - 4,4

Δ r G ' = - 30 + 8,314 × 310 × - 10,1

Δ r G ' = - 56   k J / m o l

Por fim, com esse valor a gente pode dizer que a eficiência do nosso processo é de:

E f i c i ê n c i a = 38 × - 56 - 2871 × 100 = 74 %

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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