3.6
如果自由能变化小于零,则该过程是自发的,称为放能反应。相反,如果自由能变化大于零,则该过程不是自发的,反应是内生的。
为了比较不同反应的能量变化,自由能变化通常在一组标准条件下报告,写成 ΔG0.
在富马酸酶存在下,富马酸盐水合为苹果酸是一种放能反应,因为在此过程中的标准自由能变化为 -3.8 kJ/mol。
要发生内脏反应,需要向系统中添加能量。在细胞中,内能反应与放能反应耦合。
例如,葡萄糖到葡萄糖-6-磷酸酯的标准自由能变化为 13.8 kJ/mol,ATP 的能能水解的标准自由能变化为 −30.5 kJ/mol。
这些反应在电池内部耦合,整个过程是放能的,标准自由能变化为 -16.7 kJ/mol,这是两个过程的标准自由能总和。
如果化学反应过程中释放能量,则结果值将为负数。换句话说,释放能量的反应的具有ΔG < 0。负 ΔG 还意味着反应产物的自由能比反应物少,因为它们在反应过程中释放了一些自由能。科学家将具有负 ΔG 并因此释放自由能的反应称为放能反应。放能意味着能量正在离开系统。我们也将这些反应称为自发反应,因为它们可以在不向系统添加能量的情况下发生。了解哪些化学反应是自发的并释放自由能对于生物学家来说非常有用,因为可以利用这些反应在细胞内进行工作。 与日常用语中的含义相反,自发反应并不是突然或快速发生的反应。例如,铁生锈是一个缓慢发生的自发反应,随着时间的推移,慢慢地、一点一点地发生。
如果化学反应需要能量输入,则该反应的 ΔG 将是正值。在这种情况下,产物比反应物具有更多的自由能。因此,我们可以将反应产物视为能量储存分子 我们将这些化学反应称为吸能反应,它们是非自发的。如果不增加自由能,吸能反应不会自行发生。
例如,从较简单的分子构建复杂的分子(例如糖)是一个合成代谢过程,并且需要能量。因此,合成代谢过程中涉及的化学反应是吸能反应。或者,将糖分解成更简单的分子的分解代谢过程在一系列放能反应中释放能量。
如果自由能变化小于零,则该过程是自发的,称为放能反应。相反,如果自由能变化大于零,则该过程不是自发的,反应是内生的。
为了比较不同反应的能量变化,自由能变化通常在一组标准条件下报告,写成 ΔG0.
在富马酸酶存在下,富马酸盐水合为苹果酸是一种放能反应,因为在此过程中的标准自由能变化为 -3.8 kJ/mol。
要发生内脏反应,需要向系统中添加能量。在细胞中,内能反应与放能反应耦合。
例如,葡萄糖到葡萄糖-6-磷酸酯的标准自由能变化为 13.8 kJ/mol,ATP 的能能水解的标准自由能变化为 −30.5 kJ/mol。
这些反应在电池内部耦合,整个过程是放能的,标准自由能变化为 -16.7 kJ/mol,这是两个过程的标准自由能总和。
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