Эфиры свободная энергия гидролиза

Рис. 44. Изменение свободной энергии фермент-субстратного взаимодействия по координате реакции (4.28) для химотриптического гидролиза метиловых эфиров Ы-аце-тил- -фенилаланина (сплошная линия) и Ы-ацетилглицина (пунктирная линия) [116]. (Для диаграммы использованы значения стандартных свободных энергий, полученные интерполяцией линейных зависимостей, приведенных на рис. 43).

Примерные величины свободной энергии гидролиза фосфатной связи некоторых эфиров фосфорной кислоты следующие [c.22]

Понятия заместителя и функциональной группы широко применяют в химии, особенно в органической. Так, в бензойной-кислоте карбоксильную группу рассматривают как функциональную группу, так как большинство химических реакций, в которых участвует эта кислота, включают карбоксильную группу. В п-хлорбензойной кислоте атом хлора влияет на относительные скорости многих реакций, протекающих с участием карбоксильной группы, но обычно не влияет на действительный механизм реакции. Поэтому атом хлора рассматривают как заместитель. Было бы естественным, если бы атом хлора оказывал аналогичное влияние на относительные скорости целого ряда реакций, включающих карбоксильную группу. Сравнение влияния одной и той же серии заместителей на относительные скорости ряда довольно близких реакций приводит к так называемым соотношениям свободной энергии, из которых наиболее известно уравнение Гаммета. Если сравнить логарифмы скоростей гидролиза эфиров с логарифмом отношения констант диссоциации соответствующих кислот, то найдем, что данные для мета- и пара замещенных кислот и эфиров лежат на прямой, в то время как данные для орто-замещенных соединений и алифатических кислот и эфиров лежат вне линии. Эта прямая определяется соотношением [c.339]

На 5л 2-механизм указывают также величины стандартного изменения свободной энергии гидролиза и сольволиза ангидридов и эфиров кислот фосфора (от—7,6 до—10,2 к/сал для первых и от —2,2 до —3,5 ккал для вторых [7]), которые в общем такого же порядка, что и величины изменения свободной энергии гидролиза соответствующих производных карбоновых кислот, протекающего, как известно, по 5л/2-механизму (ср. сданными табл. 1 на стр. 467). [c.489]

Свободная энергия гидролиза эфиров несколько выше, чем амидов. Среди биохимиков существует мнение, что свободная энергия гидролиза тиоловых эфиров значительно превышает свободную энергию гидролиза их кислородных аналогов. Имеющиеся данные Не подтверждают этого. Сравнение свободных энергий гидролиза кислородных эфиров (Б,1) и тиоловых эфиров (от Б,3 до Б,5) показывает, что разница невелика. [c.18]

При сравнении энтальпий гидролиза тиоловых (Б,6) и кислородных эфиров также обнаруживается лишь небольшая разница [41]. Как видно из табл. 3, свободная энергия гидролиза ангидридов является самой высокой из приведенных. [c.18]

Гидролиз эфиров глицина характеризуется более отрицательным значением стандартной свободной энергии по сравнению с ацетатами (примерно на —300 кал/моль, т. е. —1,25 кДж/моль) [121]. [c.153]

В этом случае величина АО так же невелика, как и при гидролизе обыкновенных фосфорных эфиров, например фосфо-глицерина, где А(5 составляет —2,2 ккал моль. Когда АТФ взаимодействует с другими молекулами организма, он отдает свой фосфат (Р) и вместе с тем свободную энергию, и таким образом обеспечивается эндергоническая (особо эндотермическая) реакция за счет сопряжения с экзергонической (особо экзотермической) реакцией. Богатый энергией фосфат может быть перенесен также на гуанидиновые основания, такие, как креатин, причем образуются фосфорные соединения,- [c.467]

В табл. 14.3 приведены величины изменения стандартной свободной энергии для ряда характерных химических реакций. Из этой таблицы видно, что гидролиз таких соединений, как некоторые сложные эфиры, амиды, пептиды и гли-козиды, а также реакции перегруппировки и элиминирования, сопровождаются сравнительно небольшим изменением стандартной свободной энергии, тогда как гидролиз ангидридов кислот характе- [c.411]

Обсуждение роли полярных и пространственных эффектов в реакциях гидролиза алифатических эфиров и амидов тесно связано с работами Тафта, который применил линейное соотношение между изменениями свободной энергии Гаммета к этим системам. Первоначально Ингольд [41] предположил, что катализируемый кислотами гидролиз эфиров в основном не зависит от полярных эффектов и что отношение констант скоростей щелочного и кислотного гидролиза / он / н зависит только от полярности заместителей. Исходя из этого предположения, Тафт вывел следующее уравнение, позволяющее оценить полярные и пространственные эффекты заместителей на основании констант скоростей простого гидролиза эфиров [c.25]

Аденозинтрифосфат играет ключевую роль во внутреннем метаболизме. В 1941 г. Липманн предложил концепцию энергетиче-ски-богатых фосфатных связей для того, чтобы объяснить, почему кажется, что стандартная свободная энергия гидролиза АТР и других родственных фосфатов, например креатинфосфата, является существенно более высокой, чем стандартная свободная энергия гидролиза других фосфатов, таких как АМР [36]. Эту концепцию часто применяли при обсуждении реакций АТР [37]. В ряде случаев было заявлено, что АТР может запасать энергию, освобождающуюся в результате деградационных процессов метаболизма и может использовать запасенную энергию по мере необходимости для осуществления синтетических реакций. Недавно концепция энергетически-богатых фосфатных связей была подвергнута критической переоценке [38] и сделан вывод, что концепция Липманна применима лишь для замкнутых систем, с энер-гетически-связанными реакциями. Поскольку реальные организмы являются открытыми системами, то к ним, строго говоря, не может быть применена концепция энергетически-богатых связей и, несмотря на то, что эфиры фосфатов могут быть расположены в порядке уменьшения стандартной свободной энергии их гидролиза, это может служить лишь указанием на направление трансфосфо-рилирования в замкнутой системе. [c.147]

Что же такое макроэргические фосфатные связи и макроэр-гические соединения В клетках живых организмов находится много различных эфиров фосфорной кислоты. Эти соединения можно разделить на две основные группы. У первой группы величина свободной энергии гидролиза фо сфатной связи колеблется от 0,8 до 3,0 ккал на 1 моль. К этой группе относят глицерофосфат, 3-фосфоглицериновую кислоту, глюкозо-6-фосфат, фруктозо-6-фосфат и некоторые другие соединения. Иногда такие [c.21]

Концепция макроэргических фосфатных связей, предложенная Липманом [7] еще в 1941 г., имеет несомненно большое значение для биохимии при термодинамическом описании различных ферментативных реакций с участием органических фосфатов. Однако с химической точки зрения использование этого термина, который отражает свободную энергию гидролиза, иногда может ввести в заблуждение [8]. И вновь, опять же с чисто химической точки зрения, в дальнейшем, по-видимому, необходимо проводить четкое разграничение между простыми эфирами фосфорной кислоты и ангидридами органических фосфатов (с фосфорной и другими кислотами), фосфоамидами и фосфоенолами. Общие характеристики [c.323]

Ускорение реакций нуклеофильного замещения у ацильной группы благодаря участию соседней гидроксильной группы имеет большое значение с биохимической точки зрения в химии аминоацил-РНК. Эфиры этого класса являются промежуточными соединениями при синтезе белка [284, 285]. Высокая свободная энергия гидролиза эфиров аминокислот растворимой РНК при нейтральных значениях pH [286—288] свойственна ьсем эфирам аминокислот и обусловлена существенными изменениями констант диссоциации образующихся аминокислот по сравнению с их эфирами [289]. Также могут быть рассмотрены амиды аминокислот [290]. [c.170]

Когда выяснилось, что некоторые соединения, такие, как АТФ, служат движущей силой очень большого числа реакций, сопровонодающихся потреблением энергии, биохимически важные вещества начали делить на богатые энергией (макроэргические) и бедные энергией, или иначе высокоэнергетические и низкоэнергетические. Соединения, которые при физиологических условиях характеризуются большой отрицательной величиной свободной энергии гидролиза, например АТФ, стали относить к первой из этих двух категорий, а такие соединения, как обычные фосфорные эфиры,— ко второй. Эта несколько неонределенная классификация породила большую путаницу в биохимической литературе, поскольку разные химики вкладывали в понятие богатые энергией И.ЖИ бедные энергией разный смысл. В этой книге мы будем исходить из определения, предложенного Дженксом Богатое энергией соединение — это такое соединение, реакция которого с другим веществом, обычно присутствующим в окружающей среде, характеризуется при физиологических значениях pH большой отрицательной величиной изменения свободной энергии . Как, однако, получить количественную оценку, которая позволила бы отнести данное соединение к категории высокоэнергетических веществ [c.35]

Тиоловые эфиры. Тиоловые эфиры, особенно кофермент А (см. гл. VIII), играют очень важную роль в метаболизме, в частности при реакциях переноса ацильной группы. Из табл. 5 видно, что стандартная свободная энергия гидролиза таких соединений при физиологических условиях составляет приблизительно —8 ккал1молъ. Таким образом, тно.ловые эфиры относятся, без сомнения, к категории высокоэнергетических соединений. Уменьшение взаимодействия мея ду я-электронамн атома серы и карбонильной группы в тиоловых эфирах по сравнению с обычными эфирами (содержащими вместо атома серы атом кислорода) или с карбоксилатными анионами служит движущей силой реакции гидролиза им же следует объяснить и более высокую стандартную энергию гидролиза тиоловых эфиров по сравнению с кислородсодержащими эфирами (см. стр 28). Некоторые исследования действительно заставляют считать, что атом серы не только не является эффективным донором электронов для карбонильной группы, но может даже быть акцептором электронов [c.38]

Эфиры аминокислот. Стандартные свободные энергии гидролиза эфиров аминокислот, являющихся важными промежуточными продуктами при биосинтезе белков, сравнимы с энергией гидролиза АТФ. Следует отметить, что, нанример, свободная энергия гидролиза этилового эфира глицина до свободной аминокислоты составляет почти такую же величину, как и АС реакции гидролиза этилацетата. Однако из-за высокой кислотности глицина (р,ЛГ(1 — 2,3) по сравнению с уксусной кислотой (piia = 4,76) стандартная свободная энергия гидролиза эфира аминокислоты при pH 7 и 25° больше соответствующей величины для этилацетата на 298-1,98-2,3-Ар Сд = —3300 кал моль. Хотя такое деление реакции гидролиза эфира ири pH 7 на реакцию гидролиза до свободной аминокислоты и ионизацию кислоты удобно при расчете изменений свободной энергии, было бы неверным считать, что большие изменения свободной энергии, сопровождающие гидролиз сильных кислот, обусловливаются высоким значением АС ионизации. Свободная энергия является функцией состояния, т. е. не зависит от произволь- [c.38]

Тиоловые эфиры также относятся к высокоэнергетическим соединениям. Ацетил-КоА, стандартная свободная энергия которого при физиологических pH составляет около —32,6 кДж/моль,— представитель этих эфиров. Стандартная свободная энергия гидролиза 4юсфоенолпирувата составляет —51,9 кДж, 1,3-дифосфоглнцерата — (—49,4), креатинфосфата — (—43,1), ацетилфосфата — (—42,4), аргининфосфата— (—32,2), АТФ — (—30,6), глюкозо-1-фосфата — (—20,9), фруктозо-6-фосфата — (—15,9), глюкозо-6-фосфата — (—13,8), глицерол-1-фосфата — (—8,2) кДж. [c.171]

Данные УФ-анализа использованы Герсманном и Кетеларом [37] для установления роли обратимого резонанса в повышении свободной энергии гидролиза некоторых ароматических фосфорных эфиров. Они обнаружили, что в действительности роль обратимого резонанса незначительна. У трех п-нитрофенилфосфа-тов, включая параоксон, максимум поглощения для фосфата был на 2—6 ММ.К меньше, чем у соответствующих тион( юсфатов. Гипсо-хромный эффект (т. е. сдвиг максимума поглощения в коротковолновую часть спектра) п-нитрофенильной группы был поэтому больше в случае фосфатов, чем в случае тионфосфатов. Это связано с большей электроотрицательностью = О по сравнению с = 5 вследствие большей устойчивости одной из резонансных форм. [c.422]

Термин обратимый резонанс ввел Оспер [82] для объяснения явления, которое состоит в том, что когда эфир или ангидрид АВ гидролизуется, давая А -Ь В, то иногда А и В вместе или по отдельности имеют больше резонансных форм, чем они имели в связанном виде. В таком случае гидролиз протекает предпочтительнее (т. е. свободная энергия гидролиза возрастает) благодаря тому, что в разделенном состоянии А и В более устойчивы, чем в связанном виде. [c.422]

Высокой свободной энергией гидролиза обладает также фос-фоенолпировиноградная кислота (АГ = —12 ккал/моль). Необходимо, однако, отметить, что в некоторых случаях могут быть получены величины, существенно отличающиеся от приведенных. Например, теплота гидролиза /г-ннтрофенилфосфата равна А,Ъккал1.чоль, т. е. для простейшего моноэфира ортофосфорной кнслоты она очень велика. То, что я-нитрофенол представляет собой кислоту средней силы, может до некоторой степени объяснить, почему его фосфат занимает промежуточное положение между эфирами и ангидридами кислот. [c.554]

Тот факт, что перенос фосфата протекает через ковалентное промежуточное соединение, фосфорилфермент, служит основой предполагаемого механизма катализа щелочной фосфатазой. Фосфорилированный белок можно осадить из смеси фосфата с ферментом прибавлением трихлоруксусной кислоты [60]. Анализ продуктов расщепления белка показывает, что фосфат присоединен к остатку серина [61]. В щелочной среде обнаружить ковалентно присоединенный фосфат не удается, одна1ко Вильсон и сотр. [62—67] с помощью кинетических и изотопных методов показали, что фосфорилфермент образуется при всех значениях pH и что он идентичен фосфорилированному белку, выделяемому из кислого раствора. Свободная энергия гидролиза этого промежуточного соединения удивительно мала, и по величине соответствующей ей константы равновесия он в 10 раз устойчивее обычных фосфорных эфиров [62—64]. Причина того, что фосфатаза не оказывается в термодинамической ловушке, заключается в образовании нековалентного комплекса фермент—фосфат, который при pH 8 в 100 раз устойчивее фосфорилфермента [62]. В результате этого равновесие [c.638]

Рис. 4.4. Изменение стандартной свободной энергии по координате реакции для катализируемого кислотой гидролиза сложного эфира. Из работы Bender М. L., hem. Rev., 60, 68 (1960).

И наконец, промежуточный ацетилимидазол, хотя он и быстро образуется из подходящих доноров ацила, по сравнению с другими амидами, сложными эфирами и эфирами тиоловой кислоты термодинамически неустойчив [28]. Свободная энергия гидролиза ацетилимидазола при pH 7 равна —13 ккал/моль (54,5 кДж/моль), а для ацетилимидазолиевого иона она еще более отрицательна. [c.63]

Линейные зависимости свободных энергий могут существовать и для реакций, определенно отличающихся р по своей природе, если сильно ограничить пределы структурных изменений в К. Ф На рис. 11.3 показана зависимость величин lg г для реакции щелочного гидролиза этиловых эфиров в 87,8% -ном водном этаноле [7] от величин giKlKa) для ионизации соответствующих кислот в воде Ко — константа кислотности бензойной кислоты). Для эфиров м- и л-за-мещенных бензойных кислот существует превосходная линейная корреляция, хотя ее стандартное отклонение, Д равное 0,Ь, соответствует 26%-ной погрешности к и зна- а чительно превышает вероятную ошибку эксперимента. ч С Другой стороны, иры о-замещенных бензойных о кислот гидролизуются на два порядка медленнее, а али- и фатические эфиры — на один-два порядка быстрее того, н что можно было ожидать на основании этой корреляции. Д Различий в природе сравниваемых реакций здесь больше, ч [c.454]

У аспартатных и металлзависимых протеаз соотношение скоростей гидролиза эфир-амид близко к единице. Это трактовалось [3342] как свидетельство превалирующей роли электрофильного катализа (т.е. протонирования карбонильного углерода и координации с металлом) у этих типов ферментов. Следует отметить, что и у цистеиновых протеаз соотношение Вклад электрофильного катализа в этом случае невелик. Возможно, что, по крайней мере в случаях аспартатных и цистеиновых протеаз, отсутствие заметных различий в скоростях гидролиза эфиров и амидов объясняется, если не полностью, то частично, меньшей разницей в свободных энергиях гидролиза этих субстратов при более кислых значениях pH (см. рис.28). Следует отметить, что существуют амидгидролазы, функционирующие в нейтральной среде и совсем не имеющие эстеразной активности. Различие в поведении эфирных и амидных субстратов карбоксипептидазы А может быть обусловлено различиями в характере определяющей скорость стадии многостадийного процесса гидролиза [31391. [c.345]

Стандартная свободная энергия гидролиза ряда биохимически важных органических фосфатов приведена в табл. 11.1. Сравнительную способность каждой из фосфатных групп к переходу на подходящий акцептор можно оценить по величине Л G° гидролиза (измеряемой при 37 С). Как видно из таблицы, значение Л G для гидролиза концевого фосфата АТР, равное -30,5 кДж/моль, разделяет приведенные соединения на две группы. Одна группа — низкоэнергетические фосфаты она представлена фосфорными эфирами, образующимися на промежуточных стадиях гликолиза,— их Л G меньше, чем у АТР. Другая группа соединений — богатые энергией фосфаты — имеет AG больше, чем у АТР. Соединения этой группы, включая также АТР и ADP,— это обычно ангидриды (например, фосфатная группа в положении 1 1,3-бисфосфоглицерата), енолфосфаты (например, фосфоенолпируват) и фо-сфогуанидины (креатинфосфат, аргининфосфат). Другими биологически важными соединениями, ко- [c.114]

Фосфор играет особо важную роль в энергетике клетки, поскольку именно в форме высокоэнергетических эфирных связей фосфора (С—О Р) или пирофосфатных связей в нуклеозидди-, нуклеозидтрифосфатах и в полифосфатах запасается энергия в живой клетке. Эти связи обладают высокой стандартной свободной энергией гидролиза (например, 14 кДж/моль у глюкозо-6-фосфата и АМР, 30,5 — у ADP и АТР и 62 кДж/моль — у фосфоенолпирувата). Это настолько универсальный способ запасания и использования энергии, что почти во всех метаболических путях участвуют те или иные фосфорные эфиры и (или) нуклеотиды, а состояние адениннуклеотидной системы (энергетический заряд) — важный механизм контроля дыхания (см. 4.4.3). [c.237]

В случае групповой транслокации вещество сначала подвергается ковалентной модификации и в клетку проникает образующийся продукт. По такому типу, например, осуществляется процесс транспортирования различных сахаров, сопряженный с распадом фосфоенолпирувата (свободная энергия гидролиза ФЕП равна 61,9кДж моль- ). Фос-фотрансферазная система выделена из различных видов бактерий и состоит из трех частей белка с молекулярной массой 9000 Д (ИРг) и двух ферментов (Ф1 и ФП). Ф1 катализирует перенос фосфата с ФЕП на НРг, а ФЛ — с белка на моносахарид. Мембранно-связанный ФИ имеет один компонент липидной природы и два — белковой (любопытно, что один из последних имеет массу 35 ООО Д, как и у связывающих белков). Судя по результатам исследований, сахара в данном случае проходят через мембрану в виде фосфатных эфиров [c.49]

Аденозилметионин (гл. 22) —одно из таких соединений. Другая группа высокоэнергетических соединений включает ацильные эфиры карнитина (разд. 17.4.5), которые играют важную роль в транспорте жирных кислот через митохондриальные мембраны. В этом случае высокая свободная энергия гидролиза ацилэфирной связи, вероятно, объясняется близостью положительно заряженного четвертичного атома азота. [c.348]

При анализе значений наблюдаемых констант скорости второго порядка 2 следует иметь в виду в принципе два возможных эффекта, вызываемых увеличением длины (п) алифатических групп в молекулах реагентов возрастание стерических препятствий, тормозящих реакцию, и, с другой стороны, возрастание свободной энергии гидрофобного взаимодействия реагентов, приводящего к стабилизации переходного состояния реакции и тем самым к ее ускорению. В нуклеофиле (VI) алкильный заместитель отделен от реакционного центра ими-дазольным кольцом. Поэтому при увеличении п в имидазолах (VI) стерические эффекты должны быть выражены в гораздо меньшей степени, чем для сложных эфиров (V), где заместитель расположен непосредственно у атакуемого карбонильного атома углерода. Следовательно, можно допустить в первом приближении, что стерические эффекты зависят только от свойств эфира. И если принять, наконец, что стерический эффект торможения реакции алкильным заместителем в ацильной группе вносит одинаковый вклад как в щелочной, так и в катализируемый имидазолами (VI) гидролиз, то необходимая поправка может быть внесена простым делением величин на соответствующее для данного сложного эфира (V) значение константы скорости щелочного гидролиза н. [c.75]

Уравнение (4.27) означает, что величина специфического эффекта в скорости ферментативной реакции линейно возрастает с увеличением показателя гидрофобности я субстратной группы R. Это находится в резком диссонансе с данными по модельной реакции щелочного гидролиза этиловых [107—109] или л-нитрофениловых [110—112] эфиров тех же карбоновых кислот, где константа скорости второго порядка практически не зависит от длины алифатической цепи. В ферментативной же реакции с увеличением углеводородного фрагмента в субстратном остатке понижается свободная энергия активации примерно на —600 кал/моль (—2,5 кДж/моль) на каждую СНа-группу [что следует из (4.27)], если учёсть, что значение я для СНа-группы равно 0,5. Найденное значениеЛЛ <7 согласуется с величиной свободной энергии сорбции на активном центре алифатических соединений (см. 4 этой главы). [c.149]

В огромном разнообразии биохимических реакций особая роль принадлежит фосфатам аденозина. Гидролиз аденозинтри-фосфата на дифосфат и неорганический фосфат и дифосфата — до монофосфата влечет за собой значительно большее уменьшение свободной энергии, чем гидролиз монофосфата на аденозин и неорганический фосфат для последней реакции это значение примерно такое же, как для гидролиза большинства простых органических эфиров фосфорной кислоты. [c.523]

Тафт [24] свел в таблицу большое число констант заместителей как для R — Y алифатической серии, так и для орто-замещенных производных бензола. Табл. 6.2 [28] содержит константы о групп R по отношению к СНз-группе, рассчитанные по уравнению (6.27). В качестве констант скоростей использованы кв и А а для обычных щелочного и кислотного гидролиза этиловых эфиров типа R O2 2H5 и к в К а качестве константы скорости щелочного и кислотного гидролиза этилового эфира уксусной кислоты. Эти значения а количественно коррелируют с влиянием структуры на скорость и равновесия для различных реакций, для которых, как предполагается, почти не имеется стерических и резонансных вкладов в свободную энергию в соответствии с уравнением (6.28). Для некоторых групп значения о были получены умножением о для R H2-группы на 2,8. [c.172]

В 1952 г. Р.Тафт [21, 214] исследовал влияние различных факторов строения молекулы (главным образом полярных и стерических) на изменение свободной энергии АЕ при реакции или активации. Через год автор постулировал, что принцип ЛСЭ должен применяться не к общей величине АЕ, а к каждой из ее аддитивных составляющих [215, 215а]. При сравнении скоростей кислотного и основного гидролиза сложных эфиров, когда влияние стерических препятствий почти одинаково, индуктивное влияние заместителей можно определить по формуле [c.90]

Задолго до того, как была установлена важная роль тиоэфиров в ферментативных реакциях и развита концепция ма-кроэргической связи . Рейд [60, 61] сопоставил равновесия при этерификации тиолов и спиртов. Данные работ [60—69] позволяют сделать вывод, что гидролиз тиоэфира характеризуется большим отрицательным изменепие.м свободной энергии по сравнению с тем же самым кислородным эфиром, однако [c.301]