Energie, die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu leisten. Es werden verschiedene Energieformen unterschieden. Die Wärme-E. eines Systems lässt sich auf die mit den statistisch ungeordneten Wärmebewegungen der Teilchen verknüpften Energien (bei Molekülen Rotations-E. und Schwingungs-E. ihrer gegeneinander schwingenden Atome) zurückführen. Für alle in thermodynamischen Systemen (und damit auch in biologischen Systemen) möglichen E.-Umwandlungen gelten die Hauptsätze der Thermodynamik. Der Teil der Gesamt-E. eines Systems, der sich in beliebiger Form (z.B. als Wärme-E. oder chemische E.) einem System (unter Konstanthaltung der Temperatur) entziehen lässt bzw., der unter diesen Bedingungen Arbeit leisten kann, wird als freie E. (G) bezeichnet, der verbleibende Teil als gebundene E. Freie E. besteht aus zwei Komponenen, der inneren Energie U (bei konstantem Druck Enthalpie genannt) und der Entropie. Lebende Organismen leben von freier E., die sie ihrer Umwelt entziehen. Sie ist die Triebkraft der Stoffwechselreaktionen, bei denen chemische E. umgesetzt und in energiereichen Verbindungen wie ATP gespeichert wird. Durch Hydrolyse dieser Verbindungen kann die gespeicherte E. wieder freigesetzt und für Reaktionen genutzt werden, die Energie verbrauchend sind. (energetische Kopplung, Energiefluss, Energieladung, Energiestoffwechsel)