La energía libre en las rutas metabólicas

Se define como energía libre y se presenta con simbolo G (energía libre de Gibbs), a la energía que está contenida en las sustancias que participan en una reacción.

En las transformaciones químicas espontáneas, los productos finales contienen menos energía libre que los reactivos iniciales, es decir, la variación de energía libre que representamos como ΔG es negativa (ΔG&<0); estas reacciones son las denominadas exergónicas. En cambio, en una reacción endergónica, la liberación de energía es positiva (ΔG>0).

La energía libre de Gibbs (G) de un sistema es una medida de la cantidad de energía utilizable (energía que puede realizar un trabajo) en ese sistema.

El cambio en la energía libre de Gibbs durante una reacción provee información útil acerca de la energía y espontaneidad de la reacción (si puede llevarse a cabo sin añadir energía). Una definición sencilla del cambio en la energía libre de Gibbs sería:

ΔG = G_final - G_inicial

En otras palabras, ΔG es el cambio en energía libre de un sistema que va de un estado inicial, como los reactivos, a un estado final, como todos los productos. Este valor nos indica la máxima energía utilizable liberada (o absorbida) yendo del estado inicial al estado final. Además, su signo (positivo o negativo) nos dice si una reacción ocurrirá espontáneamente, es decir, sin energía adicional.

Las reacciones que tienen un ΔG negativo liberan energía libre y son denominadas reacciones exergónicas. Un ΔG negativo significa que los reactivos o el estado inicial, tienen más energía libre que los productos o estado final. A las reacciones exergónicas también se les llama reacciones espontáneas porque pueden ocurrir sin la adición de energía.

Las reacciones con un ΔG positivo (ΔG > 0), por otro lado, requieren de un aporte de energía y son denominadas reacciones endergónicas. En este caso, los productos o el estado final, tienen más energía libre que los reactivos o estado inicial. Las reacciones endergónicas no son espontáneas, lo que significa que debe añadirse energía antes de que puedan proceder. Puedes pensar que las reacciones endergónicas almacenan parte de la energía añadida en los productos de alta energía que sintentizan.

Es importante tomar en cuenta que la palabra espontáneo tiene un significado muy concreto aquí: indica que la reacción se llevará a cabo sin energía adicional pero no dice nada acerca de qué tan rápido va a suceder.

Una reacción espontánea puede tardar segundos en producirse, pero también podrían ser días, años o mucho más tiempo. La velocidad de una reacción depende de la vía que sigue entre el estado inicial y el estado final (las líneas moradas de los diagramas siguientes), mientras que la espontaneidad solo depende de los estados inicial y final. Veremos las velocidades de reacción con más detalle cuando estudiemos la energía de activación.