Распад АТФ происходит по схеме: АТФ + H₂O = АДФ + Фн. Для данной реакции ∆‍G‍° = −30,6 кДж‍/‍моль. Какова константа равновесия гидролиза АТФ? Охарактеризуйте данное равновесие.

Задача по термодинамике. Рассмотрим реакцию гидролиза АТФ: АТФ + H2O → АДФ + Pi ΔG° = −30,6 кДж/моль (при стандартных условиях, 25 °C). 1) Связь между ΔG° и константой равновесия ΔG° = −RT ln K откуда ln K = −ΔG° / (RT) 2) Подстановка чисел - ΔG° = −30 600 Дж/моль - R = 8,314 Дж/(моль·K) - T = 298 K (25 °C) ln K = −(−30 600) / (8,314 × 298) ≈ 30 600 / 2477,7 ≈ 12,36 K = e^12,36 ≈ 2,3 × 10^5 3) Что это значит - K ≈ 2,3 × 10^5 (около двух с половиной сотен тысяч). Это величина безразмерная (при стандартных условиях). - Поскольку K значительно больше единицы, равновесие сильно смещено в сторону правой части реакции: к образованию ADP и Pi. То есть гидролиз АТФ в стандартных условиях крайне продукт-favored. - На уровне концентраций в растворе можно записать приблизительно [ADP][Pi]/[ATP] ≈ 2,3 × 10^5 (при активности воды ~ 1). В реальных biologических условиях воды почти не изменяет равновесие; масштаб зависит от концентраций ADP и Pi. 4) Как охарактеризовать данное равновесие - Направление: непрерывно в сторону продуктов (ADP и Pi) под стандартными условиями. - Свойство: экзергонная реакция. Энергия гидролиза примерно 30,6 кДж на моль высвобождается, что обеспечивает энергетическую базу для многих биохимических процессов. - Масштабность: большой коэффициент равновесия делает позицию равновесия практически «закрытой» слева; на практике в клетках реакция часто протекает практически полностью в сторону продуктов благодаря удалению ADP и Pi следующими реакциями и поддержанию концентраций. - Примечание: фактическое значение ΔG in клетке может отличаться от ΔG° из-за концентраций веществ: ΔG = ΔG° + RT ln([ADP][Pi]/[ATP]). При больших запасах ATP и небольших ADP/Pi ΔG становится более отрицательным; при других условиях может изменяться. Если нужно, могу привести аналогичное разбор для других условий (например, другого T) или показать, как это влияет на ΔG в клетке.