3.6: Endergone und exergone Reaktionen in der Zelle

Wenn während einer chemischen Reaktion Energie freigesetzt wird, ist der resultierende Wert eine negative Zahl. Mit anderen Worten, Reaktionen, die Energie freisetzen, haben einen ∆G < 0. Ein negativer ∆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 in der Folge 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 dass Energie in das System eingebracht wird. Zu verstehen, welche chemischen Reaktionen spontan sind und freie Energie freisetzen, ist für Biologen äußerst nützlich, da diese Reaktionen genutzt werden können, um im Inneren der Zelle zu arbeiten. Entgegen dem alltäglichen Gebrauch des Begriffs ist eine spontane Reaktion nicht eine, die plötzlich oder schnell auftritt. Rostendes Eisen ist ein Beispiel für eine spontane Reaktion, die langsam, nach und nach, im Laufe der Zeit abläuft.

Wenn eine chemische Reaktion einen Energieaufwand erfordert, ist der ∆G für diese Reaktion ein positiver Wert. In diesem Fall haben die Produkte mehr freie Energie als die Reaktanten. Wir können uns die Produkte der Reaktionen also als energiespeichernde Moleküle vorstellen. Wir nennen diese chemischen Reaktionen endergonische Reaktionen, und sie sind nicht spontan. Eine endergonische Reaktion findet nicht von selbst statt, ohne dass freie Energie zugeführt wird.

Zum Beispiel ist der Aufbau komplexer Moleküle, wie z. B. Zucker, aus einfacheren Molekülen ein anaboler Prozess und erfordert Energie. Daher sind die chemischen Reaktionen, die an anabolen Prozessen beteiligt sind, endergonische Reaktionen. Alternativ setzt der katabole Prozess der Zerlegung von Zucker in einfachere Moleküle Energie in einer Reihe von exergonischen Reaktionen frei.

Dieser Text ist eine Adaption von Openstax, Biology 2e, Abschnitt 6.2: Potential, kinetische, freie und Aktivierungsenergie.