Enzkin - Elm-Asse-Kultur

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Lösungsweg zu Aufgabe B0 nach: Lehninger „Biochemistry“ (1979) pp425
Spaltung von Fructose1,6-Bisphosphate zu Dihydroxyacetonephosphate (DAP) und
Glycerinadehyd-3-phosphate
Diese Reaktion wird durch das wohlbekannte Enzym Fructosediphosphat Aldolase
katalysiert, das leicht in kristalliner Form aus Kaninchenmuskelextrakt zu gewinnen ist. Der
Reaktionstyp ist der einer reversible Aldolspaltung, aus welcher zwei verschiedene
Triosephosphate hervorgehen:
Fructose1,6-bisphosphat
89 ∆G°' = +5.73 kcal mol-1
Dhydroxyacetone phosphate + D-Glycerinaldehyd3-phosphate
Obgleich der ∆G 0 ' Wert dieser Reaktion stark positiv ist, verläuft die Reaktion unter
zellulären Bedingungen ohne Schwierigkeiten. Dies soll im folgenden durch zwei Ansätze
belegt werden:
A – Berechnen Sie ∆G für den Fall, dass die Konzentration aller Reaktionspartner 1E-3 M
beträgt:
∆G = ∆G ó + RT × ln[P]/[S]
= ∆G ó + RT × ln[(1E-3 x 1E-3)/1E-3]
= ∆G ó + RT × ln1E-3
= 5.73 + 1.99E-3 × 298 × (-6.9)
∆G = +1.61 kcal/mol
B – Berechnen Sie, welchen Anteil DAP und GAP in einem Gleichgewicht haben, in dem
F1.6BP in folgenden Konzentrationen vorliegt:
(a) 1.0 M („Standardbedingungen“)
(b) 0.1 M,
(c) 0.01 M
(d) 0.001 M,
(e)0.0001M.
zuerst wird aus ∆G ó die Gleichgewichtskonstante K ermittelt (Programm "G0"), damit die
Gleichgewichtskonzentration von GAP und DAP bei der jeweiligen F1.6-BP Konzentration:
∆G ó= -RT × lnK
5.73 = -1.99 E-3 × 298 × lnK
5.73 = - 0.59 × lnK
-9.71 = lnK
6E-5 = K
6E-5 = [DAP][GAP] = x 2
1E-3 1E-3
6E-8 = x 2
2.4E-4 = x
In Gegenwart von 1 mM F-2.6BP liegen 0.24 mM DAP bzw. GAP vor (24%)
(a) 0.79% („Standardbedingungen“)
(d) 24%
(b) 2.48%
(e)53.9%
(c) 7.63%
Wenn eine Reaktion mehr Produkte hervorbringt als sie Substrate umsetzt (oder umgekehrt), dann hängt die
Gleichgewichtssituation entscheidend von den Ausgangskonzentrationen ab. Für diesen Fall ist ∆G o’ (K eq ) direkt kein
hilfreicher Parameter. Er sollte dann für die Berechnung der aktuellen Gleichgewichtskonzentrationen benutzt
werden.