Bookshelf

化学反応は高エネルギー遷移状態を介して進行します

すべての化学反応は、自由エネルギーの内容が反応物または生成物のいずれかのものよりも大きい一つ以上の遷移状態中間体を介して進行します。 単純な反応R(反応物)≧P(生成物)については、次のように書くことができます。

画像ch2e89。jpg

ここで、Sは最も高いエネルギーを持つ反応中間体である。; K≤は反応r≤Sの平衡定数であり、反応物の高エネルギー中間体Sへの変換であり、vはSの生成物Pへの変換のための酸定数である。 活性化δ g βの自由エネルギーは、遷移状態中間体Sと反応体Rとの間の自由エネルギーの差に等しい。 Δ g βは一般に非常に大きな陽性値を有するため、反応物分子のごく一部のみがこの自由エネルギーを獲得し、反応の全体的な速度はofSの形成速度によっ

図2-27. 触媒の存在下および非存在下での反応物(例えばグリセルアルデヒド3—リン酸(G3P))の生成物(例えばジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP))への変換における仮想的なエネルギー変化。

図2—27

areactant-say,glyceraldehyde3—phosphate(G3P)—を生成物—say,dihydroxyacetone phosphate(DHAP)-に変換する際の仮想的なエネルギー変化(more…全体的な反応R→Sの速度Vは、速度定数vおよび遷移状態S中の分子の数、すなわち遷移状態中間体の濃度に比例する。

画像ch2e90。しかし、Sは反応物であるRと平衡にあるので、次のように書くことができます。

画像ch2e91。jpg

allequilibrium定数と同様に、K βとδ g βは式2-10に示すように関連しているため、

画像ch2e92となります。jpg

この式から、活性化エネルギーを低下させる、すなわち遷移状態δ g βの自由エネルギーを減少させることは、Sの濃度を増加させることによって全体の反応速度Vの加速をもたらすことがわかる。Δ G βの1の減少。36kcal/molleadsは、Sの濃度の十倍の増加、したがって反応のレートの十倍の増加につながります(表2-5参照)。 同様に、Δ G β中の2.72kcal/molのareductionは、反応速度のa100倍の増加をもたらす。 したがって、δ g βの比較的小さな変化は、反応の全体的な変化に大きな変化をもたらす可能性がある。

いくつかの反応では、特定の共有結合が遷移状態の緊張した位置に移動し、エネルギーの入力—活性化δ g βのエネルギー—がこれが起こるために不可欠です。 他の反応では、遷移状態の形成には同様にエネルギーの入力を必要とする電子の励起;その場合にのみ、電子は対になり、生成物中に共有結合を形成す さらに他の反応では、分子は反応するのに十分に近づくために電子雲の相互反発を克服するのに十分なエネルギーしか必要としない。

遷移状態の概念を説明するために、グリセリンアルデヒド3-リン酸(G3P)からジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換を再び検討する(図2-28、上)。 中間体として、g3Pの炭素2からプロトンが除去され、別のプロトンが炭素1上の酸素に供与され、電子の対がある結合から別の結合に移動するという事象が起こる。 これらの各事象によって必要とされる活性化エネルギーは、この反応中間体を形成するために必要とされる全体的な活性化エネルギーに寄与し、その後、第二の遷移状態中間体を介して再配置して最終的な反応生成物を生成する(図2-28、下)。 このような多段階反応の各段階には独自の活性化エネルギーがあります(図2-27参照)が、全体的な反応が進行するためには、最高の活性化エネルギーがbeachieved

図2-28. グリセルアルデヒド3-リン酸(G3P)のジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換は中間体を含む。

図2-28

グリセルアルデヒド3-リン酸(G3P)からジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)への変換には中間体が必要です。 二つの基、塩基B−と酸HAは、この反応を触媒する酵素であるトリオセホスファイトイソメラーゼの一部である。 形成する(より多くの。..室温または体温では、典型的な運動エネルギーの平均運動エネルギー分子は約1.5kcal/molである。 多くの分子はこの平均よりも多くの運動エネルギーを有するが、衝突する分子の運動エネルギーは、反応物を遷移状態に変換するために必要な活性化エネル 反応を加速するためのいくつかのメカニズムがなければ、細胞は生命を維持するために必要な生化学反応があれば、ほとんど実行できないであろう。



コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。