7.7: אנרגיית שפעול

אנרגיית שפעול היא כמות האנרגיה המינימלית הדרושה לתגובה כימית להתקדם. ככל שאנרגיית השפעול גבוהה יותר, כך קצב התגובה איטי יותר. עם זאת, הוספת חום לתגובה תגביר את הקצב, מכיוון שהיא גורמת למולקולות לנוע מהר יותר ולהגדיל את הסבירות שמולקולות יתנגשו. ההתנגשות ושבירת הקשרים מייצגת את שלב העלייה של תגובה ומייצר את מצב המעבר. מצב המעבר הוא מצב לא יציב בעל אנרגיה גבוהה של המגיבים. היווצרות של קשרים כימיים חדשים ומוצרים סופיים, ושחרור אנרגיה חופשית הם שלב הירידה של התגובה. זרזים מגבירים את קצב התגובה על ידי הורדת אנרגיית ההפעלה. לדוגמא, בביולוגיה, אנזימים העוסקים בחילוף החומרים של סוכר ושומנים מגבירים את קצב הפירוק שלהם ובמקביל, מונעים ייצור יתר של אנרגיה חופשית שאחרת תפגע בחלבונים בתא.

זרזים

זרז הוא חומר שמגביר את קצב התגובה על ידי הורדת אנרגיית ההפעלה, ותוך כדי כך מחדש את עצמו. זרז מספק מסלול או מנגנון חלופי להתרחשות התגובה והוא מאיץ הן את התגובות קדימה והן לאחור. בביולוגיה, אנזימים הם דוגמאות לזרזים מכיוון שהם מורידים את אנרגיית השפעול הנדרשת לתגובות במטבוליזם התא.

לדוגמה, בני אדם עושים חילוף חומרים של סוכר ושומן לצורך אנרגיה. אנזימים חיוניים לבני אדם לפירוק מולקולות אלו, מכיוון שאם נעשה שימוש באנרגיה תרמית בלבד, האנרגיה החופשית המשתחררת בצורת חום תגרום לספיגת חלבונים בתא. יתר על כן, אנרגיה תרמית תזרז את כל התגובות באופן לא ספציפי. עם זאת, אנזימים נקשרים רק למגיבים כימיים ספציפיים, הנקראים סובסטרטים, ומורידים את אנרגיית ההפעלה שלהם כדי לזרז תגובות תאיות סלקטיביות.