Биохимия метаболизма. Учебное пособие

В этих условиях приведенное выше выражение можно записать в виде:

?G= ?Е-Т ?S

Если ?G отрицательно, то реакция протекает самопроизвольно и сопровождается уменьшением свободной энергии. Такие реакции называют экзергоническими. Если к тому же ?G велико по абсолютной величине, то реакция идет практически до конца и ее можно рассматривать как необратимую. Если же ?G положительно, то реакция будет протекать только при поступлении свободной энергии извне; такая реакция называется эндергонической. Если к тому же ?G велико, то система является устойчивой и реакция в этом случае практически не осуществляется.

При ?G равном нулю система находится в равновесии. Причем ферменты не влияют на ?G реакции ?G=-RTlnKeq. Таким образом сдвинуть равновесие можно либо сообщая системе дополнительную энергию (проще всего нагреванием) либо увеличивая концентрацию реагентов. Реакция может протекать спонтанно только при отрицательном значении изменения свободной энергии (?G). ?G не зависит от пути, по которому идет реакция, и зависит только от природы реагирующих веществ и их активности (которую можно иногда примерно определять по их концентрации).

Изменение свободной энергии реакции в условиях, когда активность реагирующих веществ и образующихся продуктов равна единице, называется изменением стандартной свободной энергии (?G

). Измеряют изменение свободной энергии в стандартных условиях, то есть при давлении 1 атмосфера, 298

 Кельвина (или 25

 С), а так же концентрации реагирующих веществ одинаковы и равны 1М.

В биологических системах данные параметры не соблюдаются, особенно относительно концентраций реагирующих веществ, в природе концентрация реагирующих веществ никогда и не соответствует стандартным, именно поэтому в биохимии используется понятие ?G

которое соответствует понятию свободной энергии в физической химии.

Если рассмотреть реакцию А + В ? C + D.

?G этой реакции дается уравнением

?G = ?G

+ RTln ([C] [D] / [A] [B])

где ?G°– изменение стандартной свободной энергии, R-газовая постоянная, Т-абсолютная температура, [А], [В], [С] и [D] -молярные концентрации (точнее активности) реагирующих веществ.

?G

-изменение свободной энергии реакции при стандартных условиях, когда каждое из реагирующих веществ А, В, С и D присутствует в концентрации 1,0 М. Таким образом, ?G реакции зависит от природы реагирующих веществ.

Можно легко вывести соотношение между стандартной свободной энергией и константой равновесия реакции.