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Delta G ist also ein sehr, sehr wertvoller Begriff,
um die Richtung zu verstehen, in der die Reaktion
innerhalb einer Zelle abläuft wie gesagt, diese Werte sind
tatsächlich additiv. Nun, wie müssen wir das
verstehen und warum ist das wichtig
zu wissen? Jede Reaktion, die in der Zelle
stattfindet, hat mit Energie zu tun. Die wichtigsten
Energiebegriffe sind die der Oxidation und
Reduktion, denn bei oxidativen Reaktionen
wird tendenziell Energie freigesetzt, die die Zellen
für ihre Zwecke und reduktive Reaktionen nutzen können.
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Wie wir
später sehen werden, wenn wir über den Stoffwechsel sprechen,
sind dies sehr wichtige Überlegungen, denn
eine Reihe von Stoffwechselwegen in der Natur sind oxidativ
und andere werden reduktiv sein.
Was meinen wir, wenn wir Reduktion
und Oxidation sagen? Nehmen wir das Beispiel von Ethanol,
das ganz oben abgebildet ist. Ethanol hat etwa
einen zentralen Kohlenstoff, einschließlich der Elektronen
um den Sauerstoff und den Wasserstoff, insgesamt
also zwölf Elektronen. Wenn wir Ethanol
in Acetaldehyd umwandeln, haben wir einen Alkohol
in ein Aldehyd umgewandelt, und jeder, der sich mit organischer
Chemie beschäftigt, weiß, dass das eine Oxidation ist.
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Was bedeutet diese Oxidation in Bezug auf die
Elektronen? Nun, wenn wir uns die Struktur von
Acetaldehyd mit den umgebenden Elektronen anschauen,
sehen wir, dass es zehn Elektronen
um den Kohlenstoff herum hat, während Ethanol
zwölf hatte. Das bedeutet, dass das Molekül
zwei Elektronen verloren hat. Der Verlust von Elektronen
geschieht bei der Oxidation, und wir können
dies in dieser Gleichung hier sehen, also dass wir Acetaldehyd haben
plus zwei freigesetzte Elektronen und zwei Protonen.
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Dies geschieht häufig bei biologischen
Oxidationen. Wenn wir die Reaktion rückwärts ablaufen lassen,
könnten wir zwei Elektronen und zwei Protonen
zu Acetaldehyd hinzufügen und es entsteht Ethanol,
das ist eine Reduktion. Oxidation bezieht sich also auf
den Verlust von Elektronen und Reduktion
auf den Gewinn von Elektronen. Während diese nun
normalerweise von Protonen begleitet werden,
schließen wir normalerweise die Protonen in die Beschreibung ein.
Wenn wir also nur die Elektronen im Auge behalten,
können wir uns daran erinnern, was Oxidation
und Reduktion damit zu tun haben.
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Jetzt stellt sich heraus, dass Elektronen wirklich,
wirklich reaktiv sind, sie verursachen Chaos, wenn sie
einfach als solche freigesetzt werden, und Zellen kommen nicht
sehr gut mit Chaos klar. Jetzt ist es also wichtig,
dass Zellen einen Weg haben, dieses Chaos zu managen
und wie ich zu sagen pflege, sind Zellen ziemlich große
Kontrollfreaks. Sie sind Kontrollfreaks, weil
sie die Dinge wirklich so gut wie möglich kontrollieren
können, ob es nun Enzyme sind, die Reaktionen steuern,
oder, wie in diesem Fall, die
Freisetzung von Elektronen abzufangen,