- •Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Термодинамическое описание биохимических реакций
- •1.1. Расчёт изменения свободной энергии химических реакций
- •1.2. Практические расчеты при описании биохимических реакций
- •1.3. Примеры решения задач
- •1.4. Задачи для самостоятельного решения
- •1.5. Теоретические вопросы для самоподготовки
- •2. Стехиометрические расчеты биотехнологических процессов
- •2.1. Стехиометрия и материальный баланс микробиологических процессов
- •2.2. Расчёт выхода биомассы на углеродный субстрат
- •2.3. Энергетическая эффективность процессов микробиологического синтеза
- •2.4. Примеры решения задач
- •1. Уравнение анаболизма:
- •2. Уравнение катаболизма:
- •3. Брутто-реакция:
- •2.5. Задачи для самостоятельного решения
- •2.6. Теоретические вопросы для самоподготовки
- •3. Ферментативная кинетика и катализ
- •3.1. Общая характеристика ферментов
- •3.2. Кинетическое описание ферментативных процессов
- •3.3. Различные типы координат, используемые для графического решения уравнения Михаэлиса-Ментен
- •3.4. Интегральная форма уравнения Михаэлиса-Ментен
- •3.5. Ингибирование ферментативных реакций
- •3.6. Примеры решения задач
- •3.7. Задачи для самостоятельного решения
- •3.8. Теоретические вопросы для самоподготовки
- •Заключение
- •Приложение 1. Свободная энергия образования, теплоты образования различных соединений при стандартных условиях
- •Приложение 2. Константы диссоциации аминокислот, органических кислот и оснований
- •Приложение 3. Элементарный состав сухой биомассы микроорганизмов
- •Список литературы
- •Суясов Николай Александрович
Приложение 1. Свободная энергия образования, теплоты образования различных соединений при стандартных условиях
Таблица 1.
Свободная энергия образования, теплоты образования различных соединений при стандартных условиях
n – число свободных электронов; γs – степень восстановленности углерода;
∆ Н0f – изменение стандартных энтальпий (теплоты образования), кДж·моль-1;
∆ G0f, – изменение энергии Гиббса, кДж·моль-1
Соединение |
Формула |
n |
γs |
∆ Н0f, кДж·моль-1 |
∆ G0f, кДж·моль-1 |
CО2 (г) |
CО2 |
|
|
-393,51 |
-394,37 |
Н2О (ж) |
Н2О |
|
|
-285,83 |
-237,23 |
Углеводороды | |||||
Метан (г) |
СН4 |
8 |
8 |
-74,85 |
-50,85 |
Этан (г) |
С2Н6 |
14 |
7 |
-84,00 |
-32,00 |
Этилен (г) |
С2Н4 |
12 |
6 |
52,40 |
68,40 |
Ацетилен (г) |
С2Н2 |
10 |
5 |
226,75 |
209,2 |
Пропан (г) |
С3Н8 |
20 |
6,667 |
-103,85 |
-23,53 |
Пропилен (пропен) (г) |
С3Н6 |
18 |
6 |
20,41 |
62,70 |
н-бутан (г) |
С4Н10 |
26 |
6,5 |
-126,15 |
-17,19 |
1-бутен (г) |
С4Н8 |
24 |
6 |
-0,13 |
71,26 |
1,3-бутадиен (дивинил) (г) |
С4Н6 |
22 |
5,5 |
110,16 |
150,64 |
н-пентан (г) |
С5Н12 |
32 |
6,4 |
-146,44 |
-8,44 |
н-пентан (ж) |
С5Н12 |
32 |
6,4 |
-173,33 |
-9,66 |
2-метилбутан (изопентан) (г) |
С5Н12 |
32 |
6,4 |
-154,47 |
-14,87 |
2-метилбутан (изопентан) (ж) |
С5Н12 |
32 |
6,4 |
-179,28 |
-14,86 |
н-гексан (г) |
С6Н14 |
38 |
6,333 |
-167,19 |
-0,32 |
н-гексан (ж) |
С6Н14 |
38 |
6,333 |
-198,82 |
-4,41 |
н-гептан (г) |
С7Н16 |
44 |
6,286 |
-187,78 |
7,94 |
н-гептан (ж) |
С7Н16 |
44 |
6,286 |
-224,54 |
0,73 |
2,2,3-триметилбутан (г) |
С7Н16 |
44 |
6,286 |
-204,4 |
4,61 |
н-октан (г) |
С8Н18 |
50 |
6,25 |
-208,50 |
16,32 |
н-октан (ж) |
С8Н18 |
50 |
6,25 |
-250,1 |
6,40 |
н-нонан (г) |
С9Н20 |
56 |
6,222 |
-228,2 |
47,51 |
н-декан (г) |
С10Н22 |
62 |
6,2 |
-249,5 |
33,39 |
Спирты и эфиры | |||||
Этанол (г) |
С2Н6О |
12 |
6 |
-234,8 |
-167,9 |
Этанол (ж) |
С2Н6О |
12 |
6 |
-276,98 |
-174,8 |
Диметиловый эфир (г) |
С2Н6О |
12 |
6 |
-184,05 |
-112,94 |
Метанол (г) |
СН4О |
6 |
6 |
-201,0 |
-162,3 |
Метанол (ж) |
СН4О |
6 |
6 |
-239,2 |
-166,6 |
Этиленгликоль (г) |
C2H6O2 |
10 |
5 |
-392,2 |
-304,49 |
Этиленгликоль (ж) |
C2H6O2 |
10 |
5 |
-454,9 |
-323,49 |
н-пропанол (г) |
С3Н8О |
18 |
6 |
-257,53 |
-163,01 |
н-пропанол (ж) |
С3Н8О |
18 |
6 |
-304,55 |
-170,70 |
Изопропанол (г) |
С3Н8О |
18 |
6 |
-272,59 |
-173,63 |
Изопропанол (ж) |
С3Н8О |
18 |
6 |
-318,7 |
-181,01 |
н-бутанол (г) |
С4Н10О |
24 |
6 |
-274,43 |
-150,73 |
н-бутанол (ж) |
С4Н10О |
24 |
6 |
-325,56 |
-160,88 |
трет-бутанол: (г) 2-метил-2-пропанол |
C4H10O |
24 |
6 |
-324,38 |
-189,15 |
Диэтиловый эфир (г) |
C4H10O |
24 |
6 |
-252,21 |
-122,39 |
Диэтиловый эфир (ж) |
C4H10O |
24 |
6 |
-279,49 |
-123,05 |
н-амиловый спирт (г): н-пентанол |
C5H12O |
30 |
6 |
-302,38 |
-149,79 |
н-амиловый спирт (ж): н-пентанол |
C5H12O |
30 |
6 |
-357,94 |
-161,3 |
трет-амиловый спирт (г): 2-метил-2-бутанол |
С5Н12О |
30 |
6 |
-379,5 |
-186,26 |
н-гексанол |
C6H14O |
34 |
6 |
-315,9 г |
-140,95 |
Кислоты, альдегиды и кетоны | |||||
Ацетальдегид (г) |
C2H4O |
10 |
5 |
-166,00 |
-132,95 |
Ацетальдегид (ж) |
C2H4O |
10 |
5 |
-192,2 |
-127,6 |
Ацетон (г) |
С3Н6О |
16 |
5,333 |
-217,57 |
-153,05 |
Ацетон (ж) |
С3Н6О |
16 |
5,333 |
-248,11 |
-155,42 |
Ацетоацетат- |
С4Н5О3- |
16 |
4 |
|
-493,7 |
Уксусная кислота (г) |
С2Н4О2 |
8 |
4 |
-432,2 |
-374,2 |
Уксусная кислота (ж) |
С2Н4О2 |
8 |
4 |
-484,9 |
-389,9 |
Ацетат- |
|
8 |
4 |
|
-369,2 |
Гликолат- |
С2Н3О3- |
6 |
3 |
|
-523,4 |
Пропионат- |
С3Н5О2- |
14 |
4,667 |
|
-360,0 |
DL-молочная кислота |
С3Н6О3 |
12 |
4 |
682,45 |
-517,81 |
Лактат- |
С3Н5О3- |
12 |
4 |
|
-516,6 |
Пируват- |
С3Н3О3- |
10 |
3,333 |
|
-474,5 |
Мочевая кислота (кр) |
С5Н4N4О3 |
18 |
3,6 |
-618,8 |
-356,9 |
н-Масляная кислота (ж) |
С4Н8О2 |
20 |
5 |
-533,8 |
-376,69 |
н-Бутират- |
С4Н7О2- |
20 |
5 |
|
-352,6 |
β-оксибутират- |
С4Н7О3- |
18 |
4,5 |
|
-506,3 |
Кротонат- |
С4Н5О2- |
18 |
4,5 |
|
-275,7 |
Капроат- |
С6Н11О2- |
32 |
5,333 |
|
-329,7 |
изоцитрат3- |
С6Н5О73- |
18 |
3 |
|
-1160,0 |
Малеиновая кислота (кр) |
С4Н4О4 |
12 |
3 |
-789,4 |
-631,20 |
Муравьиная кислота (ж) |
СН2О2 |
2 |
2 |
-424,76 |
-361,74 |
Фумаровая кислота (кр) |
С4Н4О4 |
12 |
3 |
-811,7 |
-653,65 |
Фумарат- |
С4Н3О4- |
12 |
3 |
|
-604,2 |
L-малат2- |
С4Н4О52- |
12 |
3 |
|
-845,1 |
Оксалоацетат2- |
С4Н2О52- |
10 |
2,5 |
|
-797,2 |
Формальдегид (г) |
СН2О |
4 |
4 |
-115,9 |
-109,94 |
Янтарная кислота |
|
|
|
|
|
Аминокислоты и метиламины | |||||
L-аланин+- (кр) |
С3Н7NО2 |
15 |
4 |
-604,0 |
-371,3 |
L-аспартат- |
С4Н6NО4- |
15 |
3,75 |
|
-700,7 |
L-аспарагин+-(гидрат) (кр) |
С4Н8N2О3 |
18 |
3 |
-789,4 |
-526,6 |
L-валин+- (кр) |
С5Н11NО2 |
27 |
4,8 |
-617,9 |
-360,0 |
Глицин+- (кр) |
С2Н5NО2 |
9 |
3 |
-532,9 |
-373,5 |
L-глутамат- (кр) |
С5Н8NО4- |
21 |
4,2 |
-1009,7 |
-696,8 |
L-глутамин (кр) |
С5Н10N2О3 |
18 |
3,6 |
-826,4 |
-524,8 |
L-лейцин+- (кр) |
С6Н13NО2 |
33 |
5 |
-637,4 |
-356,3 |
L-тирозин+-(кр) |
С9Н11NО3 |
41 |
4,222 |
-685,1 |
-387,2 |
L-треонин (кр) |
С4Н9NО3 |
19 |
4,75 |
-807,2 |
-514,6 |
L-цистеин (кр) |
С3Н7NО2S |
21 |
3,333 |
-534,1 |
-339,8 |
L-цистин |
С6Н12N2О4S2 |
40 |
3 |
-1032,7 |
-665,3 |
Метиламин (г) |
CH5N |
6 |
6 |
-23,01 |
32,18 |
Триметиламин |
С3Н9N |
18 |
6 |
-23,85 |
98,79 |
Тиоловые соединения | |||||
Метантиол (г) |
СН4S |
6 |
6 |
-22,97 |
-9,3 |
Метантиол (ж) |
СН4S |
6 |
6 |
-46,7 |
-7,7 |
Этантиол (г) |
С2Н6S |
12 |
6 |
-46,11 |
-4,71 |
Этантиол (ж) |
С2Н6S |
12 |
6 |
-73,6 |
-5,5 |
β-метилтиофен (г) |
C5H6S |
24 |
4,8 |
82,5 |
82,48 |
Ароматические соединения | |||||
Бензол (г) |
С6Н6 |
30 |
5 |
82,93 |
129,68 |
Бензол (ж) |
С6Н6 |
30 |
5 |
49,03 |
124,38 |
Фенол (кр) |
C6H6O |
28 |
4,667 |
-164,85 |
-50,21 |
Толуол (г) |
С7Н8 |
36 |
5,143 |
50,0 |
122,37 |
Бензиловый спирт (ж) |
C7H8O |
34 |
4,857 |
-161,00 |
-27,40 |
Бензойная кислота (кр) |
С7Н6О2 |
28 |
4 |
-385,14 |
-245,24 |
п-хинон (кр.) |
С6Н4О2 |
24 |
4 |
-186,82 |
-85,62 |
Гидрохинон (кр) |
С6Н6О2 |
26 |
4,333 |
-362,86 |
-216,68 |
Пиридин (г) |
С5H5N |
22 |
4,4 |
140,4 |
190,23 |
Пиридин (ж) |
С5H5N |
22 |
4,4 |
100,2 |
181,31 |
Углеводы и близкие к ним соединения | |||||
Глицерин (г) |
С3Н8О3 |
14 |
4,667 |
-577,9 |
-488,5 |
Глицерин (ж) |
С3Н8О3 |
14 |
4,667 |
-668,60 |
-469,34 |
D-рибоза (кр) |
С5Н10О5 |
20 |
4 |
-1047,2 |
|
α-D-глюкоза |
С6Н12О6 |
24 |
4 |
-1273,3 |
-917,22 |
β-D-глюкоза |
С6Н12О6 |
24 |
4 |
-1268 |
-910,0 |
β-D-фруктоза |
С6Н12О6 |
24 |
4 |
-1265,6 |
-915,4 |
α-D-галактоза |
С6Н12О6 |
24 |
4 |
-1286,3 |
-923,5 |
Маннит |
С6Н14О6 |
26 |
4,333 |
-1314,5 |
-942,6 |
Сорбит |
С6Н14О6 |
26 |
4,333 |
|
-942,7 |
L-сорбоза |
С6Н12О6 |
24 |
4 |
-1271,5 |
|
Сахароза (кр) |
С12Н22О11 |
48 |
4 |
-2215,4 |
-1544,70 |
лактоза |
С12Н22О11 |
48 |
4 |
-2236,7 |
-1515,2 |
β-мальтоза |
C12H22O11 |
48 |
4 |
|
|
D-маноза |
С6Н12О6 |
24 |
4 |
-1263,0 |
|