rakastan tätä kysymystä!

opetan kemiaa eri tasoilla ja tämä ATP: n hydrolyysin ympärillä oleva käsite aiheuttaa oppilailleni enemmän ongelmia kuin mikään muu. Usein tämä on ensimmäinen kerta, kun opiskelija tapaa konkreettisen esimerkin sitoutumisesta (biologian luokassa) ja he niin usein kävelevät pois väärän käsityksen sidoksen muodostamisen ja murtumisen prosesseista.

sidoksen katkeaminen eristyksissä ei koskaan vapauta energiaa. Sidos on stabiili tila verrattuna sitoutumattomiin lajeihin, jossa vastakkaiset varaukset ovat lähempänä toisiaan sidottuina verrattuna sitoutumattomiin ja koko systeemi on pienemmällä (sähköisellä) potentiaalienergialla. ATP: n hydrolyysissä katkennut sidos ei eroa toisistaan. Se on melko heikko sidos, mutta vaatii silti energiaa katkaistakseen.

prosessissa vapautuu energiaa siksi, että muodostuvilla tuotteilla (ADP ja vetyfosfaatti / fosfaatti) on vahvemmat kovalenttiset sidokset (plus molekyylien väliset voimat ympäröivän liuoksen ja liuenneiden ionien kanssa) kuin lähtöaineilla. Tämä pätee kaikkiin eksotermisiin prosesseihin. Kun P-O-sidos katkeaa ATP: ssä, muodostuu vetyfosfaattiin Uusi P-O-sidos, mutta on myös tarkasteltava lähtöaineiden vuorovaikutuksia verrattuna tuotteisiin liuoksen kanssa. On myös huomattava, että hydrolyysireaktiossa fosfaattiryhmään hyökkäävä vesi on sitten deprotonoitava ja muodostuva vetyfosfaatti-ioni dissosioituu osittain fosfaatiksi, joten paljon tapahtuu!

on myös syytä huomata, että kun ihmiset sanovat ”energia vapautuu ATP: n hydrolyysissä”, he viittaavat yleensä Gibbsin vapaaseen energiaan, joka sisältää myös systeemin entropiamuutoksen (kertaa lämpötila) sekä entalpiamuutoksen (määräytyy sidoksen ja muun sähköstaattisen vuorovaikutuslujuuden perusteella). ATP: n hydrolyysin tapauksessa järjestelmän entropia lisääntyy useimmissa olosuhteissa, ja tämä ajaa prosessin vielä eksergonisemmaksi (suotuisaksi, voidaan käyttää muiden prosessien ajamiseen) kuin entalpia yksinään antaisi ymmärtää.

ymmärtäkää, että kyseessä oleva kemia on itse asiassa hyvin monimutkainen ja käytettävissä oleva kokonaisenergia riippuu monista tekijöistä, jotka eivät liity lähtöaineiden ja tuotteiden rakenteisiin. ATP: n hydrolyysin ymmärtäminen vaatii tietoa kaikkien lajien pitoisuuksista (sillä tämä vaikuttaa käyttövoimaan), mukaan lukien erilaiset liuenneet ionilajit, joita ei tavallisesti sisällytetä yksinkertaiseen reaktioyhtälöön.

vastataksesi viimeiseen osaan, sidosten muodostuminen eristetyistä lajeista vapauttaa aina energiaa vastakkaisten varausten lähentyessä toisiaan ja potentiaalienergian vähentyessä.