64
28 Réactionsréversibles,
réactions irréversibles
Mots clés
Constante d’équilibre, quotient de réaction, systèmes fermés, systèmes ouverts
1. EN BREF
In vivo, l’évolution spontanée d’une réaction peut se révéler différente de ce que laisse
prévoir D r G′°, l’enthalpie libre standard de réaction. Quatre réactions biochimiques
typiques sont prises en exemple pour illustrer des situations fréquemment rencontrées
dans les réactions métaboliques.
2. DIVERSITÉ DES ENTHALPIES LIBRES STANDARD DE RÉACTION
Pour leur grande majorité, les réactions biochimiques sont caractérisées par des enthalpies libres standard de réaction comprises entre ~ +40 et ~ –40 kJ mol –1 ; ces deux valeurs
correspondent à des équilibres très fortement déplacés en faveur, respectivement, des
substrats ou des produits ; entre ces deux extrêmes, on trouve un éventail complet de réactions, et en particulier des réactions « équilibrées », pour lesquelles ~10 –1 < K′ éq < ~10 :
+ 34,2
– 34,2
+ 22,8
– 22,8
+ 11,4
– 11,4
+ 5,7
– 5,7
0
∆ r G¢ o
(kJ.mol – 1 )
1
10 1
10 2
10 4
10 6
10 – 1
10 – 2
10 – 4
10 – 6
K¢ éq
Équilibre en faveur des produits
Équilibre en faveur des substrats
4
3
2 1
3. QUATRE RÉACTIONS MÉTABOLIQUES TYPE
Nous avons choisi trois réactions métaboliques types pour montrer comment Q′, le
quotient de réaction intervient pour moduler leur évolution spontanée et une quatrième
réaction pour montrer comment un couplage énergétique favorable peut inverser le sens
d’évolution. Les chiffres 1 à 4 sont disposés dans la figure ci-dessus au niveau des D r G′°
et K′ éq respectifs de ces quatre réactions.
• Réaction 1
Phosphorylation du glucose, réaction catalysée par une hexokinase :
Glucose + ATP 8 Glucose-6-phosphate + ADP
Δ ′ = −
⋅
−
r
kJ mol
G o
,
24 41
1
K′ éq = 1,91 10 4
9782100724185-Livre.indb 64
20/05/15 19:11
28 Réactionsréversibles,
réactions irréversibles
Mots clés
Constante d’équilibre, quotient de réaction, systèmes fermés, systèmes ouverts
1. EN BREF
In vivo, l’évolution spontanée d’une réaction peut se révéler différente de ce que laisse
prévoir D r G′°, l’enthalpie libre standard de réaction. Quatre réactions biochimiques
typiques sont prises en exemple pour illustrer des situations fréquemment rencontrées
dans les réactions métaboliques.
2. DIVERSITÉ DES ENTHALPIES LIBRES STANDARD DE RÉACTION
Pour leur grande majorité, les réactions biochimiques sont caractérisées par des enthalpies libres standard de réaction comprises entre ~ +40 et ~ –40 kJ mol –1 ; ces deux valeurs
correspondent à des équilibres très fortement déplacés en faveur, respectivement, des
substrats ou des produits ; entre ces deux extrêmes, on trouve un éventail complet de réactions, et en particulier des réactions « équilibrées », pour lesquelles ~10 –1 < K′ éq < ~10 :
+ 34,2
– 34,2
+ 22,8
– 22,8
+ 11,4
– 11,4
+ 5,7
– 5,7
0
∆ r G¢ o
(kJ.mol – 1 )
1
10 1
10 2
10 4
10 6
10 – 1
10 – 2
10 – 4
10 – 6
K¢ éq
Équilibre en faveur des produits
Équilibre en faveur des substrats
4
3
2 1
3. QUATRE RÉACTIONS MÉTABOLIQUES TYPE
Nous avons choisi trois réactions métaboliques types pour montrer comment Q′, le
quotient de réaction intervient pour moduler leur évolution spontanée et une quatrième
réaction pour montrer comment un couplage énergétique favorable peut inverser le sens
d’évolution. Les chiffres 1 à 4 sont disposés dans la figure ci-dessus au niveau des D r G′°
et K′ éq respectifs de ces quatre réactions.
• Réaction 1
Phosphorylation du glucose, réaction catalysée par une hexokinase :
Glucose + ATP 8 Glucose-6-phosphate + ADP
Δ ′ = −
⋅
−
r
kJ mol
G o
,
24 41
1
K′ éq = 1,91 10 4
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