Exergoniset ja endergoniset reaktiot
Monet kemialliset ja biologiset reaktiot tapahtuvat jatkuvasti ihmisen kehossa ja sen ulkopuolella. Jotkut niistä ovat spontaaneja ja jotkut eivät ole spontaaneja. Spontaani reaktioita kutsutaan eksergonisiksi reaktioiksi, kun taas ei-spontaaneja reaktioita kutsutaan endergoniseksi reaktioksi.
Endergoniset reaktiot
Luonnossa on monia reaktioita, joita voi esiintyä vain silloin, kun ympäristöstä saadaan riittävästi energiaa. Yksinään nämä reaktiot eivät voi tapahtua, koska ne edellyttävät suurta energiaa rikkomaan kemiallisia sidoksia. Ulkoinen energia auttaa katkaisemaan nämä siteet. Joukkojen rikkoutumisesta vapautuva energia jatkaa reaktiota. Ajoittain kemiallisten sidosten rikkoutumisen aikana vapautunut energia on liian vähäinen reaktion ylläpitämiseksi. Tällaisissa tapauksissa tarvitaan ulkoista energiaa reaktion pitämiseksi. Tällaisia reaktioita kutsutaan endergonisiksi reaktioiksi.
Kemiallisen termodynaamisen yhteydessä näitä reaktioita kutsutaan myös epäsuotuisiksi tai ei-spontaaneiksi reaktioiksi. Gibbsin vapaa energia on positiivinen jatkuvassa lämpötilassa ja paineessa, mikä tarkoittaa, että enemmän energiaa imeytyy sen sijaan, että se vapautuu.
Esimerkkejä endergonisista reaktioista ovat proteiinisynteesi, solukalvon natrium - kaliumpumppu, hermojen johtaminen ja lihasten supistuminen. Proteiinisynteesi on anabolinen reaktio, joka vaatii pieniä aminohappomolekyylejä muodostamaan proteiinimolekyylin. Se sisältää paljon energiaa muodostamaan peptidisidokset. Natriumkaliumpumppu solukalvoon liittyy pumppaamiseen natriumioneista ja kaliumionien liikkumisesta pitoisuusgradienttia vastaan sallien solupropolarisaation ja hermojen johtamisen. Tämä liike pitoisuusgradienttia vastaan vaatii runsaasti energiaa, joka johtuu adenosiinitrifosfaattimolekyylin (ATP) hajoamisesta. Samoin lihasten supistuminen voi tapahtua vain, kun aktin ja myosiinikuitujen väliset olemassa olevat sidokset (lihasproteiinit) hajoavat uusien sidosten muodostamiseksi. Tämä edellyttää myös valtavaa energiaa, joka tulee ATP: n hajoamisesta. Tästä syystä ATP tunnetaan universaalisena energiamolekyylinä. Kasvien fotosynteesi on toinen esimerkki endergonisesta reaktiosta. Lehdellä on vettä ja glukoosia, mutta se ei voi tuottaa omaa ruokaa, ellei se saa auringonvaloa. Auringonvalo on tässä tapauksessa ulkoinen energialähde.
Jotta pitkäaikainen endoterminen reaktio tapahtuisi, tuotteiden reaktion on eliminoitava myöhemmässä eksergonisessa reaktiossa, joten tuotteen pitoisuus pysyy aina alhaisena. Toinen esimerkki on jää sulatus, joka vaatii piilevää lämpöä sulatuspisteen saavuttamiseksi. Prosessi, jolla saavutetaan siirtymätilan aktivointienergian este, on endergoninen. Kun siirtymävaihe on saavutettu, reaktio voi edetä tuottamaan vakaita tuotteita.
Exergoniset reaktiot
Nämä reaktiot ovat peruuttamattomia reaktioita, jotka esiintyvät spontaanisti luonnossa. Spontaaniin se tarkoittaa valmiita tai innokkaita tapahtumaan hyvin vähän ulkoisia ärsykkeitä. Esimerkki on natriumin polttaminen, kun se altistuu ilmakehässä olevalle hapelle. Lokin palaminen on toinen esimerkki eksergonisista reaktioista. Tällaiset reaktiot vapauttavat enemmän lämpöä ja niitä kutsutaan suotuisiksi reaktioiksi kemiallisen termodynamiikan alalla. Gibbsin vapaa energia on negatiivinen jatkuvassa lämpötilassa ja paineessa, mikä tarkoittaa, että enemmän energiaa vapautuu sen sijaan, että se imeytyy. Nämä ovat peruuttamattomia reaktioita.
Cellular hengitys on klassinen esimerkki exergonic reaktio. Noin 3012 kJ energiaa vapautuu, kun yksi glukoosin molekyyli muunnetaan hiilidioksidiksi. Orgaaniset organismit hyödyntävät tätä eneegyä muille soluaktiviteeteille. Kaikki kataboliset reaktiot eli suuren molekyylin hajoaminen pienempiin molekyyleihin ovat eksogeeninen reaktio. Esimerkiksi - hiilihydraatti-, rasva- ja proteiinin hajoaminen vapautti energiaa eläville organismeille tekemään työtä.
Jotkut eksergoniset reaktiot eivät esiinny spontaanisti ja vaativat pienen energian syötön reaktion aloittamiseksi. Tätä energian syöttöä kutsutaan aktivointienergiaksi. Kun aktivointienergian tarve täyttyy ulkopuolisella lähteellä, reaktio etenee katkaisemaan sidoksia ja muodostamalla uusia sidoksia ja energia vapautuu, kun reaktio tapahtuu.Tämä johtaa nettovahvistukseen energian ympäröivässä järjestelmässä ja nettotappio energian reaktiojärjestelmästä.
teamtwow10.wikispaces.com/Module+5+Review
bioserv.fiu.edu/~walterm/FallSpring/cell_transport/energy.htm
