Back to chapter

7.7:

ЭнСргия Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΈ

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Activation Energy

Languages

Share

ЭнСргия Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΈ энСргия, нСобходимая для Π½Π°Ρ‡Π°Π»Π° химичСской Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΏΡ€ΠΈΡΡƒΡ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΌΠΈ Ρ€Π΅Π°Π³Π΅Π½Ρ‚Π°ΠΌΠΈ. Π˜ΡΡ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΈΠΊ часто обСспСчиваСтся Ρ‚Π΅ΠΏΠ»ΠΎΠ²ΠΎΠΉ энСргиСй, которая ΠΏΡ€ΠΈΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ ΠΊ Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ быстрому ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Ρ‰Π΅Π½ΠΈΡŽ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ» ΠΈ ΠΈΡ… столкновСниям Π΄Ρ€ΡƒΠ³ с Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ являСтся ΠΏΡ€ΠΈΡ‡ΠΈΠ½ΠΎΠΉ Π½Π°Ρ€ΡƒΡˆΠ΅Π½ΠΈΡ связСй Ρ€Π΅Π°Π³Π΅Π½Ρ‚ΠΎΠ². Π’Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ, ΠΎΡ€ΠΈΠ³ΠΈΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌ Ρ€Π΅Π°Π³Π΅Π½Ρ‚Π°ΠΌ трСбуСтся свободная энСргия для Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ.ΠŸΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²Π»Π΅Π½Π½Π°Ρ, ΠΊΠ°ΠΊ растущая Ρ‡Π°ΡΡ‚ΡŒ этой ΠΊΡ€ΠΈΠ²ΠΎΠΉ, это количСство энСргии Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΈ для Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ. На ΠΏΠΈΠΊΠ΅, извСстном ΠΊΠ°ΠΊ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ΅ состояниС, нСсвязанныС ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ находятся Π² Π½Π΅ΡΡ‚Π°Π±ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ состоянии. Когда Π°Ρ‚ΠΎΠΌΡ‹ снова ΠΏΡ€ΠΈΠΊΡ€Π΅ΠΏΠ»ΡΡŽΡ‚ΡΡ Π½ΠΎΠ²Ρ‹ΠΌΠΈ связями, ΠΎΠ½ΠΈ Π²Ρ‹ΡΠ²ΠΎΠ±ΠΎΠΆΠ΄Π°ΡŽΡ‚ ΡΠ²ΠΎΠ±ΠΎΠ΄Π½ΡƒΡŽ ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ Π² ΠΎΠΊΡ€ΡƒΠΆΠ°ΡŽΡ‰ΡƒΡŽ срСду, Ρ‡Ρ‚ΠΎ отобраТаСтся ΠΊΠ°ΠΊ нисходящая Ρ‡Π°ΡΡ‚ΡŒ Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ.Π’ Ρ‚ΠΎ врСмя ΠΊΠ°ΠΊ люди ΠΌΠ΅Ρ‚Π°Π±ΠΎΠ»ΠΈΠ·ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚ сахар ΠΈ ΠΆΠΈΡ€ для энСргии, Ссли Π±Ρ‹ использовалась тСпловая энСргия, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Ρ€Π°Π·Π±ΠΈΡ‚ΡŒ эти ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ свободной энСргии Π²Ρ‹Π΄Π΅Π»ΠΈΠ»ΠΎΡΡŒ Π±Ρ‹ ΠΊΠ°ΠΊ Ρ‚Π΅ΠΏΠ»ΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ Π² ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ΅ Π΄Π΅Π½Π°Ρ‚ΡƒΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π»ΠΈ Π±Ρ‹. ВмСсто этого, вСщСства, извСстныС ΠΊΠ°ΠΊ ΠΊΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·Π°Ρ‚ΠΎΡ€Ρ‹, ΡΠΏΠ΅Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎ Π΄ΠΎΠ±Π°Π²Π»Π΅Π½Ρ‹ для рСгулирования скорости ΠΎΠ±ΠΌΠ΅Π½Π° вСщСств, Ρ‚ΠΎ Π΅ΡΡ‚ΡŒ, ΠΎΠ½ΠΈ ΡƒΡΠΊΠΎΡ€ΡΡŽΡ‚ Π΅Π³ΠΎ. НапримСр, биологичСский ΠΊΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·Π°Ρ‚ΠΎΡ€, Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚, сниТаСт ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΈ, Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΡƒΡŽ, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Ρ€Π°Π·ΠΎΡ€Π²Π°Ρ‚ΡŒ связи, ΠΈ позволяСт Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·ΠΎΠΉΡ‚ΠΈ Π² Ρ€Π°Π·ΡƒΠΌΠ½Ρ‹Ρ… Ρ‚Π΅ΠΌΠΏΠ°Ρ… Π±Π΅Π· поврСТдСния ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ.

7.7:

ЭнСргия Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΈ

ЭнСргия Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΈ β€” это минимальноС количСство энСргии, Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎΠ΅ для химичСской Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ для продвиТСния Π²ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π΄. Π§Π΅ΠΌ Π²Ρ‹ΡˆΠ΅ энСргия Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΈ, Ρ‚Π΅ΠΌ ΠΌΠ΅Π΄Π»Π΅Π½Π½Π΅Π΅ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ. Π’Π΅ΠΌ Π½Π΅ ΠΌΠ΅Π½Π΅Π΅, Π΄ΠΎΠ±Π°Π²Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ Ρ‚Π΅ΠΏΠ»Π° ΠΊ Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΡ‚ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ это заставляСт ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ Π΄Π²ΠΈΠ³Π°Ρ‚ΡŒΡΡ быстрСС ΠΈ ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΡ‚ΡŒ Π²Π΅Ρ€ΠΎΡΡ‚Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ столкнутся. Π‘Ρ‚ΠΎΠ»ΠΊΠ½ΠΎΠ²Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΈ Ρ€Π°Π·Ρ€Ρ‹Π² связСй прСдставляСт собой Ρ‚Ρ€ΡƒΠ΄Π½ΡƒΡŽ Ρ„Π°Π·Ρƒ Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ ΠΈ Π³Π΅Π½Π΅Ρ€ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ΅ состояниС. ΠŸΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ΅ состояниС – это Π½Π΅ΡΡ‚Π°Π±ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ высокоС энСргСтичСскоС состояниС Ρ€Π΅Π°Π³Π΅Π½Ρ‚ΠΎΠ². Π€ΠΎΡ€ΠΌΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ Π½ΠΎΠ²Ρ‹Ρ… химичСских связСй ΠΈ ΠΊΠΎΠ½Π΅Ρ‡Π½Ρ‹Ρ… ΠΏΡ€ΠΎΠ΄ΡƒΠΊΡ‚ΠΎΠ², Π° Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ высвобоТдСниС свободной энСргии являСтся скоростной Ρ„Π°Π·ΠΎΠΉ Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ. ΠšΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·Π°Ρ‚ΠΎΡ€Ρ‹ ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ Π·Π° счСт сниТСния энСргии Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΈ. НапримСр, Π² Π±ΠΈΠΎΠ»ΠΎΠ³ΠΈΠΈ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Ρ‹, ΡƒΡΠ²Π°ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ сахар ΠΈ ΠΆΠΈΡ€Ρ‹, ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΈΡ… распада ΠΈ Π² Ρ‚ΠΎ ΠΆΠ΅ врСмя ΠΏΡ€Π΅Π΄ΠΎΡ‚Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°ΡŽΡ‚ пСрСпроизводство свободной энСргии, которая Π² ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²Π½ΠΎΠΌ случаС Π΄Π΅Π½Π°Ρ‚ΡƒΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ Π² ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ΅.

ΠšΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·Π°Ρ‚ΠΎΡ€Ρ‹

ΠšΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·Π°Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ являСтся вСщСство, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ²Π°Π΅Ρ‚ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ Π·Π° счСт сниТСния энСргии Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΈ, ΠΈ Π² процСссС, Ρ€Π΅Π³Π΅Π½Π΅Ρ€ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ сСбя. ΠšΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·Π°Ρ‚ΠΎΡ€ обСспСчиваСт Π°Π»ΡŒΡ‚Π΅Ρ€Π½Π°Ρ‚ΠΈΠ²Π½Ρ‹ΠΉ ΠΏΡƒΡ‚ΡŒ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌ для Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΠΈΠΌΠ΅Ρ‚ΡŒ мСсто, ΠΈ это ускоряСт ΠΊΠ°ΠΊ Π²ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π΄ ΠΈ ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚Π½ΠΎΠΉ Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ. Π’ Π±ΠΈΠΎΠ»ΠΎΠ³ΠΈΠΈ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Ρ‹ ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π°ΠΌΠΈ ΠΊΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·Π°Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ², ΠΏΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ ΠΎΠ½ΠΈ ΡΠ½ΠΈΠΆΠ°ΡŽΡ‚ ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΈ, Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΡƒΡŽ для Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΉ Π² ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎΠΌ ΠΌΠ΅Ρ‚Π°Π±ΠΎΠ»ΠΈΠ·ΠΌΠ΅.

НапримСр, люди ΡƒΡΠ²Π°ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ сахар ΠΈ ΠΆΠΈΡ€ для получСния энСргии. Π€Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Ρ‹ ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ ΠΆΠΈΠ·Π½Π΅Π½Π½ΠΎ Π²Π°ΠΆΠ½ΠΎΠ΅ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ для Ρ‡Π΅Π»ΠΎΠ²Π΅ΠΊΠ° для Ρ€Π°Π·Ρ€ΡƒΡˆΠ΅Π½ΠΈΡ этих ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ», ΠΏΠΎΡ‚ΠΎΠΌΡƒ Ρ‡Ρ‚ΠΎ Ссли тСпловая энСргия Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ Π΄ΠΎΠ»ΠΆΠ½Ρ‹ Π±Ρ‹Π»ΠΈ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΠΎΠ²Π°Π½Ρ‹, свободная энСргия, выдСлСнная Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅ Ρ‚Π΅ΠΏΠ»Π°, ΠΏΡ€ΠΈΠ²Π΅Π΄Π΅Ρ‚ ΠΊ Π΄Π΅Π½Π°Ρ‚ΡƒΡ€Π°Ρ†ΠΈΠΈ Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ² Π² ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ΅. ΠšΡ€ΠΎΠΌΠ΅ Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ, тСпловая энСргия Π½Π΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΡΠΏΠ΅Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΠΊΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ всС Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ. Π’Π΅ΠΌ Π½Π΅ ΠΌΠ΅Π½Π΅Π΅, Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Ρ‹ ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ с ΠΊΠΎΠ½ΠΊΡ€Π΅Ρ‚Π½Ρ‹ΠΌΠΈ химичСскими Ρ€Π΅Π°Π³Π΅Π½Ρ‚Π°ΠΌΠΈ, Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°Π΅ΠΌΡ‹ΠΌΠΈ субстратами, ΠΈ ΡΠ½ΠΈΠΆΠ°ΡŽΡ‚ ΠΈΡ… ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΈ, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ сСлСктивно ΠΊΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΡ‡Π½Ρ‹Π΅ Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ.

Suggested Reading

Robinson, Peter K. “Enzymes: Principles and Biotechnological Applications.” Essays in Biochemistry 59 (November 15, 2015): 1–41. [Source]