ATP واقتران الطاقة – التحلل المائي لـ ATP يدفع التفاعلات الماصة للطاقة، ودورة ATP–ADP
الأحياءعلم الخلية15–16 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلثلاث شاشات عن ATP بوصفه عملة الطاقة في الخلية. تُظهر أعمدة ΔG اقتران التحلل المائي لـ ATP، أي ATP + H₂O → ADP + Pi حيث ΔG°′ ≈ −30.5 kJ/mol، بتخليق الجلوتامين أو بمضخة Na⁺/K⁺ أو بانقباض العضلة بحيث تصبح ΔG الكلية سالبة. وتُظهر دورة ATP–ADP إعادة تكوين ATP بالتنفس أو بالبناء الضوئي مع تغيّر الطلب على الطاقة، ويعطي مثال كيميائي على الاقتران (اختزال أكسيد فلز بالكربون) قيمة ΔG = ΔH − TΔS لكل خطوة عند أي درجة حرارة.
الدرس: ATP واقتران الطاقة: التحلل المائي لـ ATP وتكوينه، والتفاعلات المقترنة، وطاقة جيبس الحرة
ماذا تعرض
توضح هذه المحاكاة كيف تستخدم الخلايا ATP لدفع تفاعلات لا تحدث من تلقاء نفسها، وهي موجهة للأعمار 15–18. يقارن الطلاب قيمة ΔG لتخليق الجلوتامين ومضخة الصوديوم والبوتاسيوم وضربة القدرة للميوسين بقيمة ΔG للتحلل المائي لـ ATP، في الظروف القياسية أو في ظروف الخلية، ويرون في مخطط شلالي متى يصبح المجموع المقترن سالبًا. ثم يتتبعون دورة ATP–ADP حين يعيد التنفس أو البناء الضوئي تكوين ATP لتلبية طلب متغير، ويقارنون ذلك بمثال كيميائي هو اختزال أكاسيد الفلزات بالكربون باستخدام ΔG = ΔH − TΔS. القيم مأخوذة من الكتب المدرسية مع نماذج مبسطة.
طريقة الاستخدام
في شاشة «اقتران الطاقة» اختر «العملية التي تحتاج إلى طاقة» و«ظروف ΔG لـ ATP»، وألغِ تحديد «مقترنة بالتحلل المائي لـ ATP» للمقارنة، وحرّك «قوة الحمل» في حالة العضلة. في شاشة «دورة ATP–ADP» اختر «مصدر إعادة تكوين ATP» وحرّك «الطلب على الطاقة». في شاشة «الاقتران في الكيمياء» اختر «التفاعل» وحرّك «درجة الحرارة».
المعاملات القابلة للتغيير
- شاشة البدء اقتران الطاقة, دورة ATP–ADP, الاقتران في الكيمياء
- العملية التي تحتاج إلى طاقة تخليق الجلوتامين, مضخة Na⁺/K⁺ (نقل نشط), انقباض العضلة (الميوسين يسحب الأكتين)
- ظروف ΔG لـ ATP قياسية (ΔG°′ = −30.5 kJ/mol), في الخلية (تراكيز نموذجية)
- مقترنة بالتحلل المائي لـ ATP
- قوة الحمل على رأس ميوسين واحد 0–10 pN
- مصدر إعادة تكوين ATP التنفس الهوائي, التنفس اللاهوائي (اللاكتات), البناء الضوئي (التفاعلات الضوئية)
- الطلب على الطاقة 0–100 %
- شدة الضوء 0–100 %
- اختزال أكسيد الفلز أكسيد الحديد(III) + كربون, أكسيد الخارصين + كربون, أكسيد النحاس(II) + كربون
- درجة الحرارة 298–2000 K
أسئلة للاستكشاف
- لماذا يمكن أن يحدث في الخلية تفاعل قيمة ΔG له موجبة عندما يقترن بالتحلل المائي لـ ATP؟
- لماذا تعمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم في الخلية ولا تعمل باستخدام القيمة القياسية ΔG°′ لـ ATP؟
- فوق أي درجة حرارة يختزل الكربون أكسيد الحديد(III) في هذا النموذج، ولماذا؟
