Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 1 - Д. Мецлер 1980

Энергетика биохимических реакций
Таблицы значений ∆G0 для биохимических соединений
Свободная энергия образования

В табл. 3-3 в первой колонке приведены значения — стандартной свободной энергии образования из элементов целого ряда чистых твердых, жидких и газообразных веществ, а также аналогичные значения для соединений в растворе при гипотетической моляльной активности. Остановимся несколько подробнее на последнем случае.

Значение ∆G_f⁰ для чистой уксусной кислоты, находящейся в жидком состоянии, равно —389,1 кДж∙моль^-1. Уравнение реакции образования этого соединения из элементов имеет вид

Чтобы получить свободную энергию образования в водном растворе, мы должны знать растворимость и коэффициент активности уксусной кислоты при разных концентрациях. Из этих данных нужно рассчитать изменение свободной энергии в процессе растворения жидкой уксусной кислоты в воде, так чтобы получился гипотетический моляляльный водный раствор уксусной кислоты в стандартном состоянии:

Из уравнений (3-38) и (3-39) получаем

Во многих расчетах удобно иметь значения ∆G для ионов одного сорта, например для ацетата. Значение ∆G⁰_f ацетата^- (води) можно

Таблица 3-3 Свободные энергии образования я окисления при 25°С ряда соединений^a,б

^а Приведенные в таблице величины представляют собой ∆G⁰_f — стандартные свободные энергии образования соединений из элементов; ∆G⁰_c — стандартные свободные энергии сгорания; ∆G⁰_ox — стандартные свободные энергии окисления под действием NAD⁺ с образованием NADH+H⁺, СO₂, Н₂O, N₂, HPO^2-₄ и SO^3-; ∆G'_ox (pH7) — кажущиеся изменения свободной энергии при pH7. Все величины выражены в кДж∙моль^-1 и, если специально не оговорено, относятся к водному раствору при 25 °С. Символ (г) означает, что вещество находится в газообразном состоянии при давлении 1 атм. В последней колонке указано число электронов, участвующих в полном окислении вещества до СO₂, Н₂O, N₂и H₂SO₄. Если оно отрицательно, это означает, что для получения указанных продуктов вещество должно быть восстановлено (например, 2NO^-₃ + 10e^- + 12Н⁺—>N₂+6H₂O). Данные для фосфорных эфиров относятся к соединениям с полностью диссоциированными фосфатными группами (—О—РО^2-₃). Значения ∆G0f для многих из этих соединений рассчитывались по формуле: ∆G⁰_f(нефосфорилнрованного соединения) — ∆G⁰гидролиза (до НРО^2-₄, табл. 3-5) —∆G⁰_f(на молекулу фосфорного эфира образуется одна молекула воды)+G⁰_fНРО^2-₄ (берется из данной таблицы). Данные Бассхэма и Краузе использованы в таблице без изменений. Для производных ацил-СоА группа СоА(—SH) рассматривается как «элемент»;

в этом случае значение ∆G⁰_fотмечено звездочкой и относится к образованию соединения из соответствующих элементов и свободного СоА; при этом значения ∆G⁰_cи ∆G_oxсоответствуют окислению с образованием обычных продуктов плюс СоА. Значения ∆G⁰_f для каждого из этих соединений рассчитаны из ∆G⁰_fсоответствующего спирта или карбоксилат-аниона с использованием значений ∆G⁰_fгидролиза (табл. 3-5). Еще одна весьма полная таблица значений свободной энергии приведена в издании. Biochemical Microcalorimetry (Brown Н. D., ed.), pp. 305—317, Academic Press, New York. 1969.

^б Основной источник данных: Long C., ed., Biochemists Handbook, pp. 90—92. Van Nostrand, Reinhold, Princeton, New Jersey, 1961. Многие данные взяты из работы Burton K., Ergeh. Physiol., Biol. Chem. Exp. Pharmakol., 49, 275—298, 1957.

^в Stull D. R., Westrum E. F., Jr., Sinke G. C., The Chemical Thermodynamics of Organic Compounds, Wiley, New York, 1969.

^r Bassham J. A., Krause G. H., BBA, 189, 207—221, 1969.

^д Van Wazer J. R., Phosphorus and Its Compounds, Vol. I, p. 889, Wiley (Inter- science), New York, 1958.

получить из ∆G⁰_f уксусной кислоты(водн), привлекая ∆G⁰диссоциации:

Свободная энергия образования ионов Н⁺ принята равной нулю. Суммируя уравнения (3-40) и (3-41), получаем ∆G⁰_fацетата- = -369,2 кДж∙моль^-1.