uwielbiam to pytanie!

uczę chemii na różnych poziomach i ta koncepcja dotycząca hydrolizy ATP powoduje więcej problemów dla moich uczniów niż jakakolwiek inna. Często jest to pierwszy raz, gdy uczeń spotyka konkretny przykład wiązania (na lekcji biologii) i tak często odchodzi z błędnym wyobrażeniem o procesach formowania i łamania wiązań.

zerwanie więzi, w izolacji, nigdy nie uwalnia energii. Wiązanie jest stabilnym stanem w porównaniu do niezwiązanych gatunków, gdzie przeciwne ładunki są bliżej siebie, gdy są połączone w porównaniu do niezwiązanych, a cały system jest w niższej (elektrycznej) energii potencjalnej. Wiązanie zerwane w hydrolizie ATP nie jest inne. Jest to dość słabe Wiązanie, ale nadal wymaga energii do zerwania.

powodem uwolnienia energii w procesie jest to, że utworzone produkty (ADP i wodorofosforan/fosforan) mają silniejsze wiązania kowalencyjne (plus siły międzycząsteczkowe z otaczającym roztworem i rozpuszczonymi jonami) niż materiały wyjściowe. Tak jest w przypadku każdego procesu egzotermicznego. Podczas łamania wiązania P-O W ATP powstaje nowe Wiązanie P-O W wodorofosforanie, ale trzeba również spojrzeć na interakcje materiałów wyjściowych w porównaniu do produktów z roztworem. Powinniśmy również zauważyć, że woda, która atakuje grupę fosforanową w reakcji hydrolizy, będzie musiała zostać zdeprotonowana, a utworzony jon wodorofosforanu częściowo dysocjuje do fosforanu,więc dużo się dzieje!

warto również zauważyć, że kiedy ludzie mówią „energia jest uwalniana w hydrolizie ATP”, zwykle odnoszą się do energii wolnej Gibbsa, która obejmuje również wkład dokonywany przez zmianę entropii układu (razy temperaturę), a także zmianę entalpii (określoną przez wiązanie i inną siłę oddziaływania elektrostatycznego). W przypadku hydrolizy ATP, w większości warunków, mamy również wzrost entropii układu, co powoduje, że proces jest jeszcze bardziej egzergoniczny (korzystny, może być użyty do napędzania innych procesów), niż sama entalpia sugerowałaby.

proszę zrozumieć: chemia jest tutaj w rzeczywistości bardzo złożona, a całkowita dostępna energia użytkowa zależy od wielu czynników poza strukturami materiałów wyjściowych i produktów. Aby naprawdę zrozumieć hydrolizę ATP wymaga wiedzy o stężeniach wszystkich gatunków (ponieważ wpływa to na siłę napędową), w tym różnych rozpuszczonych gatunków jonowych, które zwykle nie są uwzględnione w prostym równaniu reakcji.

aby odpowiedzieć na ostatnią część, tworzenie wiązań z izolowanych gatunków zawsze uwalnia energię, ponieważ przeciwne ładunki zbliżają się do siebie, a energia potencjalna maleje.