3.12: 酵素と活性化エネルギー

活性化エネルギー(または活性化の自由エネルギー)は、E_aと略され、すべての化学反応が発生するために必要な少量のエネルギー入力です。化学反応中、特定の化学結合が切断され、新しい化学結合が形成されます。例えば、グルコース分子が分解すると、分子の炭素原子間の結合が切断されます。これらはエネルギーを蓄える結合であるため、壊れるとエネルギーを放出します。ただし、結合が切断できる状態になるには、分子を多少歪める必要があります。この高エネルギーで不安定な状態(遷移状態と呼ばれる)を実現するには、小さなエネルギー入力が必要です。このため、反応物分子は遷移状態で長くは持続せず、化学反応の次のステップに非常に速く進行します。反応の遷移状態は反応物よりも高いエネルギー状態で存在するため、E_aは常に正です。

酵素がその基質と結合すると、酵素-基質複合体が形成されます。この複合体は、反応の活性化エネルギーを下げ、多くの方法のいずれかで反応の急速な進行を促進します。酵素-基質複合体は、基質分子をねじ曲げて結合切断を促進し、遷移状態に到達するのを助けることにより、活性化エネルギーを低下させることができます。酵素は、化学反応に参加することで活性化エネルギーを下げることもできます。アミノ酸残基は、反応プロセスの必要なステップとして、基質分子と共有結合を形成する特定のイオンまたは化学基を提供できます。酵素は反応の完了時に常に元の状態に戻ることを覚えておくことが重要です。酵素の特徴の一つは、触媒する反応によって最終的に変化しないことです。酵素が反応を触媒した後、その生成物を放出します。

このテキストは、Openstax Biology 2e、セクション6.2ポテンシャル、運動、自由、活性化エネルギー、およびセクション6.5:酵素、