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La termodinámica de las reacciones bioquímicas enfatiza las ecuaciones fundamentales de la termodinámica y la aplicación de estas ecuaciones a los sistemas de reacciones bioquímicas. Este énfasis conduce a nuevos potenciales termodinámicos que proporcionan criterios para el cambio espontáneo y el equilibrio en las condiciones de una célula viva.

Los principios cubiertos incluyen la primera ley de la termodinámica , la segunda ley de la termodinámica , la energía libre de Gibes , la cinética de reacción y las hipótesis del origen de la vida. Actualmente, la termodinámica biológica se ocupa del estudio de la dinámica bioquímica interna como: hidrólisis de ATP, estabilidad de proteínas, unión al ADN, difusión de membrana, cinética enzimática, y otras vías controladas por energía esencial. En términos de termodinámica, la cantidad de energía capaz de realizar trabajo durante una reacción química se mide cuantitativamente por el cambio en la energía libre de gibes.

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Las reacciones químicas de los sistemas biológicos se rigen por los conceptos fundamentales de la termodinámica. Unos ejemplos de procesos bioquímicos importantes son la oxidación de la glucosa y la conversión de trifosfato de adenosina (ATP)en difosfato de adenosina (ADP) y viceversa.

Por ejemplo, en química básica se debe comprender que siempre se necesita energía para romper un enlace químico, no obstante, en la reacción de conversión que se observa en la imagen adjuntada se puede observar que la entalpía es negativa; la ausencia de H2O influye en que se rompan y formen más enlaces y con la inclusión de agua el cambio total de entalpía es negativo. Por ello, es necesario recordar que los procesos bioquímicos pueden explicarse a través de la termodinámica.

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Se conoce como reacciones bioquímicas a aquellas que se producen dentro de las células de los seres vivos.
Los procesos biológicos son llevados a cabo por las diversas reacciones en las cuales a partir de diferentes compuestos se consume o se libera calor, es aquí donde se relacionan con la termodinámica, más específicamente en la parte de entalpía. Esto quiere decir entonces, que aunque los procesos biológicos son muy complejos, sus reacciones aún se rigen por los conceptos fundamentales de la termodinámica.
La temperatura juega un papel importante dentro de las reacciones, es necesario analizar los cambios de la misma. La energía es muy necesaria también para estos procesos ya que se llevan a cabo con ayuda de la misma, por ejemplo en la ruptura de enlaces químicos y también es liberada.

Ejemplo: Oxidación de la glucosa.

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Las leyes de la termodinámica, así como todas las ecuaciones que se derivan de ellas, son válidas para cualquier sistema, sin importar la naturaleza ni la complejidad de éste. Al aplicar estas leyes a un sistema en el que ocurren reacciones químicas, es posible obtener una gran cantidad de información sobre lo que sucederá en él. Por ejemplo, se puede predecir si la reacción ocurrirá o no (usando la energía libre), la cantidad de calor absorbida o desprendida (con la entalpía), las cantidades finales de productos y de reactivos (a través de la constante de equilibrio), etc. Además, es posible hacer estas predicciones a cualquier temperatura. Para poder obtener esta información se deben escribir en forma general las reacciones químicas y aplicar las leyes de la termodinámica a estos sistemas. Este trabajo se centra principalmente en el estudio de la entalpía y la energía libre de reacción, así como de las propiedades relacionadas con estas magnitudes termodinámica.

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Las reacciones se las pueden encontrar en la naturaleza, desde las plantas hasta los seres humanos. En las plantas estas reacciones se encuentran presentes en la fotosíntesis que las mismas realizan.
Cabe mencionar que en estos procesos también se estudia a la termodinámica, y específicamente a la entalpía para conocer así cuándo las reacciones son exotérmicas (es decir que liberan calor) y endotérmicas (que reciben calor). Por otra parte es importante recalcar que mientras se analiza la entalpía también se puede observar si existen cambios de temperatura que son considerables en las reacciones bioquímicas, y que es importante observar el signo del valor de la entalpía, esto cuando se parte en una reacción para posteriormente realizar la reacción inversa y entender el cambio de signo en la misma.
Ejemplo: Reacción de fotosíntesis en las plantas