生物的自由能与氧化还原电位如何规定?二者如何换算?

【参考答案】

在生物体系中热不能作功。自由能是在恒温、恒压条件下可以作功的能量，所以生物体系中能作功的能量是自由能。
(1)自由能(G)：物理化学中的标准自由能(G°)为25℃、一个大气压，参与反应的物质和生成物质的浓度都是1mol/L，pH=0时物质的自由能。但在生物体中，标准自由能是指pH=7.0时的自由能，所以用G°'表示，自由能的变化用ΔG°'表示。
(2)氧化还原电位：生物氧化的本质是电子的得失，氧化反应总是与还原反应相偶联的。一个能够氧化还原的物质就会有它的氧化还原电位，但生物氧化中不像无机化学中称某物质的氧化还原电位，而是称某氧化还原系统的氧化还原电位。和自由能一样，生物化学中的氧化还原电位也不同于物理化学中氧化还原电位，它也是指pH=7.0时的电位(E°')，氧化还原反应的电位变化用ΔE°'表示。
生物体内所需的能量主要来源于体内的生物氧化还原反应，所以氧化还原电位的变化必然与自由能的变化有密切关系，其关系为：
ΔG°'=-nFΔE°'
式中，n：转移电子数目；F：法拉第常数96.4914kJ/(mol·V)。
利用上述公式即可计算出自由能的变化。