Unterschied zwischen exergonischen und endergonischen Reaktionen

Viele chemische und biologische Reaktionen treten kontinuierlich innerhalb und außerhalb des menschlichen Körpers auf. Einige von ihnen sind spontan und manche sind nicht spontan. Spontane Reaktionen werden als exergonische Reaktionen bezeichnet, nicht spontane Reaktionen werden als endergonische Reaktionen bezeichnet.

Endergonische Reaktionen

In der Natur gibt es viele Reaktionen, die nur dann auftreten können, wenn genügend Energie aus der Umgebung zugeführt wird. Für sich genommen können diese Reaktionen nicht stattfinden, da sie viel Energie benötigen, um die chemischen Bindungen aufzubrechen. Externe Energie hilft, diese Bindungen zu brechen. Die Energie, die durch das Brechen von Bindungen freigesetzt wird, hält dann die Reaktion am Laufen. Zuweilen ist die Energie, die während des Aufbrechens von chemischen Bindungen freigesetzt wird, zu gering, um die Reaktion aufrechtzuerhalten. In solchen Fällen ist externe Energie erforderlich, um die Reaktion in Gang zu halten. Solche Reaktionen werden als endergonische Reaktionen bezeichnet.

In der chemischen Thermodynamik werden diese Reaktionen auch als ungünstige oder nicht-spontane Reaktionen bezeichnet. Die freie Gibbs-Energie ist bei konstanter Temperatur und konstantem Druck positiv, was bedeutet, dass mehr Energie absorbiert als freigesetzt wird.

Beispiele für endergonische Reaktionen sind Proteinsynthese, Natrium-Kalium-Pump auf der Zellmembran, Nervenleitung und Muskelkontraktion. Proteinsynthese ist eine anabole Reaktion, bei der kleine Aminosäuremoleküle zusammenkommen müssen, um ein Proteinmolekül zu bilden. Es beinhaltet viel Energie, um die Peptidbindungen zu bilden. Natrium-Kalium-Pumpe auf der Zellmembran befasst sich mit dem Auspumpen von Natrium-Ionen und Bewegung von Kalium-Ionen gegen den Konzentrationsgradienten zu Zelle Depolarisation und Nervenleitung zu ermöglichen. Diese Bewegung gegen den Konzentrationsgradienten erfordert viel Energie, die aus dem Abbau des Adenosintriphosphatmoleküls (ATP) kommt. In ähnlicher Weise kann Muskelkontraktion nur auftreten, wenn bestehende Bindungen zwischen Aktin- und Myosinfasern (Muskelproteinen) brechen, um neue Bindungen zu bilden. Dies erfordert auch eine enorme Menge an Energie, die von ATP-Abbau kommt. Aus diesem Grund ist ATP als universelles Energiemolekül bekannt. Photosynthese in Pflanzen ist ein weiteres Beispiel für endergonische Reaktion. Das Blatt hat Wasser und Glukose, aber es kann nicht seine eigene Nahrung erzeugen, wenn es Sonnenlicht bekommt. Sonnenlicht ist in diesem Fall die externe Energiequelle.

Für eine anhaltende endotherme Reaktion müssen die Produkte durch eine anschließende exergonische Reaktion die Reaktion abbauen, so dass die Produktkonzentration immer niedrig bleibt. Ein anderes Beispiel ist das Schmelzen von Eis, das latente Wärme benötigt, um den Schmelzpunkt zu erreichen. Der Prozess des Erreichens der Aktivierungsenergiebarriere des Übergangszustandes ist endergonisch.Sobald der Übergangsstadium erreicht ist, kann die Reaktion fortschreiten, um stabilere Produkte herzustellen.

Exergonische Reaktionen

Diese Reaktionen sind irreversible Reaktionen, die in der Natur spontan auftreten. Spontan bedeutet es, bereit oder begierig darauf zu sein, mit sehr wenig äußeren Reizen zu geschehen. Beispiel ist die Verbrennung von Natrium, wenn es dem in der Atmosphäre vorhandenen Sauerstoff ausgesetzt wird. Das Brennen eines Baumstammes ist ein weiteres Beispiel für exergonische Reaktionen. Solche Reaktionen setzen mehr Wärme frei und werden als günstige Reaktionen auf dem Gebiet der chemischen Thermodynamik bezeichnet. Die freie Gibbs-Energie ist bei konstanter Temperatur und konstantem Druck negativ, was bedeutet, dass mehr Energie freigesetzt als absorbiert wird. Dies sind irreversible Reaktionen.

Die Zellatmung ist ein klassisches Beispiel für die exergonische Reaktion. Etwa 3012 kJ Energie werden freigesetzt, wenn ein Molekül Glucose in Kohlendioxid umgewandelt wird. Diese Energie wird von den Organismen für andere zelluläre Aktivitäten genutzt. Alle katabolen Reaktionen i. e. der Abbau von großen Molekülen in kleinere Moleküle ist eine exergonische Reaktion. Zum Beispiel - Kohlenhydrat-, Fett-und Proteinabbau freigesetzt Energie für die lebenden Organismen, um Arbeit zu tun.

Einige exergonische Reaktionen treten nicht spontan auf und erfordern einen geringen Energieeintrag, um die Reaktion zu starten. Dieser Energieeintrag wird Aktivierungsenergie genannt. Sobald der Aktivierungsenergiebedarf von einer externen Quelle erfüllt ist, schreitet die Reaktion fort, um Bindungen aufzubrechen und neue Bindungen zu bilden, und Energie wird freigesetzt, wenn die Reaktion stattfindet. Dies führt zu einem Nettogewinn an Energie in dem umgebenden System und einem Nettoverlust an Energie von dem Reaktionssystem.

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