Fiche 21 • État standard en biochimie
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• La concentration d’une molécule ionisable est égale à la somme des concentrations
de toutes les espèces (ionisées et non-ionisées) qui représentent la molécule dans une
solution à pH 7 - que cette molécule soit à l’état standard ou non.
3. COMMENTAIRES SUR L’ÉTAT STANDARD ADOPTÉ EN BIOCHIMIE
L’addition du symbole prime « ′ » (ex : D f G′°, ′
μ i, K′ éq , etc.) signale l’adoption de conventions particulières d’état standard en ce qui concerne le pH et l’activité de H + . En chimie
physique, l’état standard de H + est une solution idéale à 1 mol L –1 (activité = 1, pH = 0).
En biochimie, l’état standard de H + est une solution idéale à 10 –7 mol L –1 et l’activité
de H + est fixée à 1.
La grande majorité des composés biochimiques sont des molécules ionisées ; la nature
et la distribution des charges électriques d’une molécule font partie de son identité et
conditionnent son activité biologique (par exemple, une enzyme). L’éventail des pK a des
fonctions ionisables s’étend de ~2 à ~13 ; si l’on conserve pour H + la convention adoptée en chimie physique, pH 0, toutes les fonctions ionisables deviennent uniformément
protonées et les molécules biologiques perdent alors leur identité. Les grandeurs de réaction (enthalpie libre standard de formation D f G′°, etc.) mesurées à cet état standard ne
permettent pas de se faire une idée du comportement des molécules biologiques au pH
où effectivement elles fonctionnent. Comme les pH physiologiques sont le plus souvent
proches de la neutralité, le choix de pH 7 est raisonnable.
Compte tenu de cette convention particulière, les grandeurs comme les enthalpies standard de formation D f G′° ou les constantes d’équilibre K′ éq diffèrent de celles que l’on
trouve dans les tables de chimie physique pour les mêmes réactions ; il s’agit en biochimie
de grandeurs transformées en fonction de la convention particulière de pH (transformations de Legendre).
La concentration d’une molécule ionisée est égale à la somme des concentrations des
différentes formes qui coexistent à un pH donné. S’agissant par exemple du phosphate
à pH 7, les calculs prennent en compte la somme des concentrations des espèces en
présence : [H 3 PO 4 ] + [H 2 PO 4
– ] + [HPO 4
2– ] + [PO 4
3– ] (somme symbolisée par [Pi], pour
Phosphate inorganique). La même convention s’applique à toutes les molécules ionisées :
esters de phosphate, aminoacides, peptides, enzymes, acides nucléiques, etc.
9782100724185-Livre.indb 49
20/05/15 19:11
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• La concentration d’une molécule ionisable est égale à la somme des concentrations
de toutes les espèces (ionisées et non-ionisées) qui représentent la molécule dans une
solution à pH 7 - que cette molécule soit à l’état standard ou non.
3. COMMENTAIRES SUR L’ÉTAT STANDARD ADOPTÉ EN BIOCHIMIE
L’addition du symbole prime « ′ » (ex : D f G′°, ′
μ i, K′ éq , etc.) signale l’adoption de conventions particulières d’état standard en ce qui concerne le pH et l’activité de H + . En chimie
physique, l’état standard de H + est une solution idéale à 1 mol L –1 (activité = 1, pH = 0).
En biochimie, l’état standard de H + est une solution idéale à 10 –7 mol L –1 et l’activité
de H + est fixée à 1.
La grande majorité des composés biochimiques sont des molécules ionisées ; la nature
et la distribution des charges électriques d’une molécule font partie de son identité et
conditionnent son activité biologique (par exemple, une enzyme). L’éventail des pK a des
fonctions ionisables s’étend de ~2 à ~13 ; si l’on conserve pour H + la convention adoptée en chimie physique, pH 0, toutes les fonctions ionisables deviennent uniformément
protonées et les molécules biologiques perdent alors leur identité. Les grandeurs de réaction (enthalpie libre standard de formation D f G′°, etc.) mesurées à cet état standard ne
permettent pas de se faire une idée du comportement des molécules biologiques au pH
où effectivement elles fonctionnent. Comme les pH physiologiques sont le plus souvent
proches de la neutralité, le choix de pH 7 est raisonnable.
Compte tenu de cette convention particulière, les grandeurs comme les enthalpies standard de formation D f G′° ou les constantes d’équilibre K′ éq diffèrent de celles que l’on
trouve dans les tables de chimie physique pour les mêmes réactions ; il s’agit en biochimie
de grandeurs transformées en fonction de la convention particulière de pH (transformations de Legendre).
La concentration d’une molécule ionisée est égale à la somme des concentrations des
différentes formes qui coexistent à un pH donné. S’agissant par exemple du phosphate
à pH 7, les calculs prennent en compte la somme des concentrations des espèces en
présence : [H 3 PO 4 ] + [H 2 PO 4
– ] + [HPO 4
2– ] + [PO 4
3– ] (somme symbolisée par [Pi], pour
Phosphate inorganique). La même convention s’applique à toutes les molécules ionisées :
esters de phosphate, aminoacides, peptides, enzymes, acides nucléiques, etc.
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