ATP và ghép cặp năng lượng – thuỷ phân ATP kéo phản ứng thu năng lượng, chu trình ATP–ADP

Mô phỏng cho chủ đề Chuyển hóa năng lượng trong tế bào, Sinh học 10 (Chương trình GDPT 2018): ATP là đồng tiền năng lượng của tế bào. Thuỷ phân ATP (ATP + H₂O → ADP + Pi, ΔG°′ ≈ −30,5 kJ/mol) được ghép cặp với các quá trình thu năng lượng như tổng hợp glutamine, bơm Na⁺–K⁺ và co cơ, làm tổng biến thiên năng lượng tự do âm nên quá trình xảy ra được. Mô phỏng có thêm chu trình ATP–ADP và một ví dụ ghép cặp trong hoá học (khử oxide kim loại bằng carbon) với ΔG = ΔH − TΔS. Màn Ghép cặp năng lượng có hình động cơ chế của từng quá trình và biểu đồ bậc thang ΔG: chọn quá trình, chọn điều kiện chuẩn hoặc trong tế bào, bỏ ghép cặp để thấy năng lượng ATP chỉ toả ra dạng nhiệt, tăng lực cản lên đầu myosin để thấy khi nào một ATP không đủ. Màn Chu trình ATP–ADP cho đổi nhu cầu năng lượng và nguồn tái tạo ATP (hô hấp hiếu khí, kị khí, quang hợp) và theo dõi tỉ lệ ATP theo thời gian, kèm hiệu suất giữ năng lượng của mỗi nguồn. Màn Ghép cặp trong hoá học vẽ ΔG theo nhiệt độ của từng bước và của phản ứng tổng, tìm nhiệt độ mà ΔG tổng bằng 0. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao một phản ứng có ΔG dương vẫn xảy ra được trong tế bào khi ghép cặp với thuỷ phân ATP? – Vì sao bơm Na⁺–K⁺ hoạt động được trong tế bào nhưng không đủ năng lượng nếu tính bằng ΔG°′ chuẩn của ATP? – Từ nhiệt độ nào carbon khử được iron(III) oxide trong mô hình này, và vì sao?