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ATP e acoplamento energético – a hidrólise do ATP impulsiona reações endergônicas, o ciclo ATP–ADP

BiologiaBiologia celularIdades 15–16

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Três telas sobre o ATP como moeda energética da célula. As barras de ΔG mostram a hidrólise do ATP (ATP + H₂O → ADP + Pi, ΔG°′ ≈ −30,5 kJ/mol) acoplada à síntese de glutamina, à bomba Na⁺/K⁺ ou à contração muscular, de modo que o ΔG total fica negativo. O ciclo ATP–ADP mostra a respiração ou a fotossíntese regenerando o ATP quando a demanda de energia muda, e um exemplo químico de acoplamento (reduzir um óxido metálico com carbono) dá ΔG = ΔH − TΔS para cada etapa em qualquer temperatura.

Aula: ATP e acoplamento energético: hidrólise e síntese do ATP, reações acopladas, energia livre de Gibbs

O que mostra

Esta simulação mostra como as células usam o ATP para impulsionar reações que não ocorreriam sozinhas, para alunos de 15 a 18 anos. Você compara o ΔG da síntese de glutamina, da bomba de sódio e potássio e do golpe de força da miosina com o ΔG da hidrólise do ATP, em condições padrão ou celulares, e vê em um gráfico em cascata quando o total acoplado é negativo. Depois acompanha o ciclo ATP–ADP enquanto a respiração ou a fotossíntese regeneram ATP para uma demanda variável e compara um exemplo químico, a redução de óxidos metálicos com carbono, usando ΔG = ΔH − TΔS. Os valores são dados de livros didáticos com modelos simplificados.

Como usar

Em Acoplamento energético, escolha o Processo que requer energia e as Condições para o ΔG do ATP, desmarque Acoplado à hidrólise do ATP para comparar e mova a Força de carga na contração muscular. Em Ciclo ATP–ADP, escolha a Fonte para regenerar ATP e mova Demanda de energia. Em Acoplamento na química, escolha a Reação e mova a Temperatura.

Parâmetros que você pode mudar

  • Tela inicial Acoplamento energético, Ciclo ATP–ADP, Acoplamento na química
  • Processo que requer energia Síntese de glutamina, Bomba Na⁺/K⁺ (transporte ativo), Contração muscular (a miosina puxa a actina)
  • Condições para o ΔG do ATP Padrão (ΔG°′ = −30,5 kJ/mol), Na célula (concentrações típicas)
  • Acoplado à hidrólise do ATP
  • Força de carga sobre uma cabeça de miosina 0–10 pN
  • Fonte para regenerar ATP Respiração aeróbica, Respiração anaeróbica (lactato), Fotossíntese (fase clara)
  • Demanda de energia 0–100 %
  • Intensidade da luz 0–100 %
  • Redução de um óxido metálico Óxido de ferro(III) + carbono, Óxido de zinco + carbono, Óxido de cobre(II) + carbono
  • Temperatura 298–2000 K

Perguntas para explorar

  1. Por que uma reação com ΔG positivo pode ocorrer na célula quando está acoplada à hidrólise do ATP?
  2. Por que a bomba de sódio e potássio funciona na célula, mas não com o ΔG°′ padrão do ATP?
  3. A partir de qual temperatura o carbono reduz o óxido de ferro(III) neste modelo, e por quê?

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