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Übung 6, PC-BT für Biotechnologen, WS 2009-10
1.) Bestimmen Sie die Zusammensetzung einer wässerigen Lösung, in der sich Glukose-6-phosphat
(G6P) und Fruktose-6-phosphat (F6P) bei 37 oC im thermodynamischen Gleichgewicht gemäß
G6P (aq)
F6P (aq) miteinander befinden mit RGo (37 oC ) = - 2,2 kJ/mol. (70 % F6P)
2.) Betrachten Sie den Zerfall des Ozons zu Sauerstoff gemäß 2 O 3 (g)
O3 (g)
3 O2 (g) (1) sowie gemäß
1,5 O2 (g) (2). Für das Ozon finden Sie bei 298 K folgende Daten: BHo = 142,7 kJ/mol,
BGo = 163,2 kJ/mol und So = 238,93 J/molK. a) Berechnen Sie für Reaktion (1) RHo, RSo und
RGo bei 298 K. (-285,4; 137,58; - 326,4) b) Laufen beide Reaktionen (1) und (2) im
Standardzustand spontan ab und wie groß sind beide Gleichgewichtskonstanten? (ja; 1,64 x 1057;
4,05 x 1028) c) Bestimmen Sie die Standardentropie So(O2) aus den oberen Daten. (205,15J/molK)
3.) Die Gesamtreaktion der Glykolyse lautet: C6H12O6 (aq) + 2 NAD+ (aq) + 2 ADP (aq) + 2 P- (aq)
2 CH3COCOO- (aq) + 2 NADH (aq) + 2 ATP (aq) + 2 H+ (aq) mit der biologischen Freien
Standardenthalpie RGo´ = - 80,6 kJ/mol bei 298 K. Wie groß ist RGo ? (- 0,7 kJ/mol)
4.) Berechnen Sie die biologische Freie Standardenthalpie RGo´ der bei übermäßiger Belastung in
den Zellen des Muskelgewebes ablaufende Reaktion: Pyruvat - + NADH + H+
Lactat- + NAD+
bei 310 K mit RGo (310 K) = - 66,6 kJ/mol. (- 25,06 kJ/mol)
5.) ATP besitzt ein großes Energietransferpotential bei pH 7, d.h. ATP kann endergone Reaktionen bei
Kopplung auf die rechte Seite verschieben.
Die Reaktion von Glutamat (Gt) zu Glutamin (Ga) gemäß: HOOCCH2CH2CH(NH2)COO- (aq) +
NH4+(aq)
H2NOCCH2CH2CH(NH2)COOH (aq) mit RGo´ (37 oC) = + 15,7 kJ/mol läuft in
lebenden Zellen zur Ammoniakentgiftung ab, allerdings nur gekoppelt mit der ATP (aq)
(aq) + P (aq) mit RGo´ (37
oC)
ADP
= - 31 kJ/mol. Formulieren Sie die Gesamtreaktion der
Glutaminbildung und berechnen Sie die thermodynamische Gleichgewichtskonstante Ka unter den
gegebenen biologischen Bedingungen. (gerundet: 380)
6.) Die Konzentrationen (hier gleich Aktivitäten a, da sehr geringe Konzentrationen) von F6P,
Fruktose-1,6-bisphosphat F16P, ATP und ADP in Muskelgewebe wurden jeweils zu 0,089 ; 0,012;
12,0 und 1,2 mmol pro L bestimmt. Die biologische Freie Standardenthalpie RGo´ der folgenden
Reaktion F6P (aq) + ATP (aq)
F16P (aq) + ADP (aq) beträgt - 18,3 kJ/mol bei 310 K.
Wie groß ist der Reaktionsquotient Q und die Freie Reaktionsenthalpie RG der Reaktion unter den
gegebenen Bedingungen und handelt es sich um eine spontane Reaktion? (0,0135; - 29,4; ja)
7.) RGo der Ammoniaksynthese gemäß 0,5 N2 (g) + 1,5 H2 (g)
NH3 (g) hat bei 298 K den Wert
von – 16,5 kJ/mol. Gesucht ist a) der Reaktionsquotient Q, b) die Freie Reaktionsenthalpie RG
und c) die Gleichgewichtskonstante Ka der Reaktion mit den Partialdrücken p(N2) = 3,0 bar, p(H2)
= 1,0 bar und p(NH3) = 4,0 bar und ai = pi/po. Die Gase sollen sich dabei ideal verhalten.
(2,31;
- 14.43 kJ/mol; 780) Also auf welcher Seite liegt das GGW bei 298 K und läuft die Reaktion mit
den gegebenen Partialdrücken spontan ab? (rechte Seite, ja)
d) Welche Angabe benötigen Sie, um Ka bei anderen Temperaturen zu berechnen? (RHo)
Prof. Hungerbühler, 05.01.10