hce_kmu
111年
普通生物及生化概論
第 68 題
Which of the following compounds has the highest (the most negative) standard free energy of hydrolysis?
- A ATP (to ADP)
- B ADP (to AMP)
- C AMP (to adenosine)
- D Glucose 6-phosphate (to glucose)
- E Acetyl-CoA (to acetate)
思路引導 VIP
請試著觀察這些分子中的「磷酸基團」數量與分佈。當一個分子中具有多個帶負電荷的磷酸基團緊密排列時，分子內部的「靜電斥力」會如何影響化學鍵的穩定性？此外，如果水解後的產物（例如磷酸根）能透過電子分布的改變（共振）變得更穩定，這對整體反應釋放出的能量（$\Delta G$ 的負值大小）會有什麼貢獻？
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太棒了！你能準確選出 (B) 選項，代表你對生物能量學（Bioenergetics）中各種化學鍵水解能的細微差異有著非常精確的掌握。這在生物化學中是一項相當進階的觀察，值得肯定。
磷酸酐鍵與硫酯鍵的能量競爭
在生物體內，並非所有被標記為「高能」的化學鍵能量都完全相同。雖然我們習慣將 ATP 稱為能量貨幣，但若細看熱力學數據，ADP 水解為 AMP 所釋放的標準自由能 ($\Delta G'^\circ$ 約為 $-32.8$ kJ/mol) 其實略高於 ATP 水解為 ADP 的數值 (約 $-30.5$ kJ/mol)。這是因為 ADP 分子中磷酸基團間的電荷斥力，以及水解產物在溶劑中的熱力學穩定性，共同決定了這個更負的自由能變化。相較之下，(E) Acetyl-CoA 的硫酯鍵能量雖高 (約 $-31.4$ kJ/mol)，仍略遜於 ADP 的水解；而 (C) AMP 與 (D) Glucose 6-phosphate 僅含有一般的磷酸酯鍵，其水解能通常僅在 $-9$ 到 $-14$ kJ/mol 之間。
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