Energiereiche Verbindungen: Gruppenübertragungspotenzial

Um endergone Reaktionen ablaufen zu lassen, nutzen Lebewesen z.B. die energetische Kopplung der thermodynamisch ungünstigen Synthese an eine exergone Reaktion mit dem gleichen Zwischenprodukt. Dies ist möglich, weil die Änderungen der freien Enthalpie aufeinanderfolgender Reaktionen additiv sind.

Im Zellstoffwechsel stammt die freie Enthalpie bzw. freie Standardenthalpie bei gekoppelten biochemischen Reaktionen häufig aus der Hydrolyse von Verbindungen mit einem hohen Gruppenübertragungspotenzial. Deren wichtigster Vertreter ist das ATP (Adenosintriphosphat) mit seinen beiden Phosphoanhydridbindungen und seinem Ester. ATP ist die Schnittstelle zwischen Katabolismus und Anabolismus und wird daher auch als Energiewährung der Zelle bezeichnet. Es besitzt ein hohes Phosphorylgruppenübertragungspotenzial, dessen Maß die Änderung der freien Standardenthalpie () ist. Durch die Übertragung einer Phosphoryl-, aber auch Pyrophosphoryl- oder Adenylylgruppe auf ein Substrat, wird die bei exergonen Abbau von ATP frei werdende Energie an die endergone Umsetzung des Substrats gekoppelt. Dadurch liefert ATP Energie für anabole Reaktionen.

In Zellen gibt es weitere Verbindungen mit einer stark negativen Änderung der freien Standardenthalpie ihrer Hydrolyse und einem hohen Phosphorylgruppenübertragungspotenzial (tabellarische Übersicht einiger Verbindungen). Ihr Potenzial ist sogar noch größer als das von ATP, sodass sie in der Lage sind, ADP zu ATP zu phosphorylieren, was im Zuge der Substratkettenphosphorylierung im Stoffwechsel auch geschieht. für die Hydrolyse von Thioestern wie Acetyl-CoA ist ebenfalls stark negativ.