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Enunciado

Química - Atkins - Fisico-Quimica - Vol. 1- Ed: 8º - Capítulo 3.Aplicações - Ex. 38

A energia liberada na oxidação dos alimentos é armazenada, nas células biológicas, na adenosina trifosfato (ATP ou A T P 4 - . A chave da ação da ATP é a sua habilidade em perder seu grupo fosfato terminal por hidrólise e formar a adenosina difosfato (ADP ou A D P 3 - ):

A T P 4 - ( a q ) + H 2 O ( l ) → A D P 3 - ( a q ) + H P O 4 2 - ( a q ) + H 3 O + ( a q )

Em pH = 7,0 e a 37°C (310 K, a temperatura do sangue), a entalpia e a energia de Gibbs da hidrólise são ∆ r H = -20 K J   m o l - 1 e = -31 K J   m o l - 1 , respectivamente. Nessas condições, a hidrólise de I mol de A T P 4 - (aq) produz até 31 kJ de energia, que podem ser usados num trabalho diferente do de expansão, como,por exemplo, na síntese de proteínas a partir de aminoácidos, contração muscular e ativação dos circuitos neurônicos no cérebro. (a) Calcule e explique o sinal da entropia de hidrólise da ATP em pH = 7,0 e a 310 K. (b) Imagine que o raio de uma célula biológica é 10 μ m e que 10 6 moléculas de ATP são hidrolisadas numa célula por segundo. Qual é a densidade de potência da célula em watts por metro cúbico (1 W = 1   J   s - 1 )? Uma bateria de computador fornece 15 W e tem um volume dc 100 c m 3 . Quem tem a maior densidade de potência, a célula ou a bateria? (C) A formação da glutamina a partir do glutamato e de íons amônio requer 14,2 K J   m o l - 1 de energia. Ela é conduzida pela hidrólise da ATP a ADP, mediada pela enzima glutamato sintetase. Quantos moles de ATP devem ser hidrolisados para formar 1 mol de glutamina?

Passo 1

E aí meu chuchu? Bora matar essa questão?

Para a parte (a) da questão vamos fazer o seguinte:

∆ r S = ∆ r H - ∆ r G T

∆ r S = - 20 - ( - 31 ) 310

∆ r S = + 35   K J   K - 1 m o l - 1

Passo 2

Para a parte (b) da questão vamos calcular da seguinte forma:

P = | ∆ r G | n V

P = ( 31000 ) ( 1,66 × 10 - 18 ) 4,19 × 10 - 15

P = 12   W   m - 3

Agora fazemos para a bateria:

P b a t e r i a = 15 W 100 c m 3 × ( 100 c m 1 m ) 3

P b a t e r i a = 1,5 × 10 4   W   m - 3

Passo 3

Na parte (c) vamos calcular quantos moles de ATP devem ser hidrolisados para formar 1 mol de glutamina:

14,2   K J   ( m o l   g l u t a m i n a ) - 1 31   K J   ( m o l   A T P ) - 1

0,46   m o l   A T P m o l   g l u t a m i n a

Resposta

∆ r S = + 35   K J   K - 1 m o l - 1

P = 12   W   m - 3

P b a t e r i a = 1,5 × 10 4   W   m - 3

0,46   m o l   A T P m o l   g l u t a m i n a

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