Endergonische und exergonische Reaktionen in der Zelle

Wenn bei einer chemischen Reaktion Energie freigesetzt wird, ist der resultierende Wert eine negative Zahl. Mit anderen Worten: Reaktionen, die Energie freisetzen, haben ein ∆G < 0. Ein negatives ∆G bedeutet auch, dass die Produkte der Reaktion weniger freie Energie haben als die Reaktanten, weil sie während der Reaktion etwas freie Energie abgegeben haben. Reaktionen mit einem negativen ∆G, die folglich freie Energie freisetzen, bezeichnen Wissenschaftler als exergonische Reaktionen. Exergonisch bedeutet, dass Energie das System verlässt. Wir bezeichnen diese Reaktionen auch als spontane Reaktionen, da sie ablaufen können, ohne dem System Energie zuzuführen. Für Biologen ist es äußerst nützlich zu verstehen, welche chemischen Reaktionen spontan ablaufen und freie Energie freisetzen, da diese Reaktionen genutzt werden können, um Arbeiten innerhalb der Zelle auszuführen. Im Gegensatz zur alltäglichen Verwendung des Begriffs handelt es sich bei einer spontanen Reaktion nicht um eine Reaktion, die plötzlich oder schnell auftritt. Rostendes Eisen ist ein Beispiel für eine spontane Reaktion, die im Laufe der Zeit langsam und nach und nach abläuft.

Wenn für eine chemische Reaktion eine Energiezufuhr erforderlich ist, ist ∆G für diese Reaktion ein positiver Wert. In diesem Fall haben die Produkte mehr freie Energie als die Reaktanten. Daher können wir uns die Reaktionsprodukte als energiespeichernde Moleküle vorstellen. Wir nennen diese chemischen Reaktionen endergonische Reaktionen und sie sind nicht spontan. Eine endergonische Reaktion wird ohne Zugabe freier Energie nicht von alleine stattfinden.

Beispielsweise ist der Aufbau komplexer Moleküle wie Zucker aus einfacheren ein anaboler Prozess und erfordert Energie. Daher sind die an anabolen Prozessen beteiligten chemischen Reaktionen endergonische Reaktionen. Alternativ setzt der katabolische Prozess der Zerlegung von Zucker in einfachere Moleküle Energie in einer Reihe exergonischer Reaktionen frei.

Dieser Text ist adaptiert von Openstax, Biology 2e, Section 6.2: Potential, Kinetic, Free, and Activation Energy.