Back to chapter

7.7:

Энергия активации

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

Энергия активации энергия, необходимая для начала химической реакции между присутствующими реагентами. Источник часто обеспечивается тепловой энергией, которая приводит к более быстрому перемещению молекул и их столкновениям друг с другом, что является причиной нарушения связей реагентов. Таким образом, оригинальным реагентам требуется свободная энергия для реакции.Представленная, как растущая часть этой кривой, это количество энергии активации для реакции. На пике, известном как переходное состояние, несвязанные молекулы находятся в нестабильном состоянии. Когда атомы снова прикрепляются новыми связями, они высвобождают свободную энергию в окружающую среду, что отображается как нисходящая часть реакции.В то время как люди метаболизируют сахар и жир для энергии, если бы использовалась тепловая энергия, чтобы разбить эти молекулы, так много свободной энергии выделилось бы как тепло, что белки в клетке денатурировали бы. Вместо этого, вещества, известные как катализаторы, специально добавлены для регулирования скорости обмена веществ, то есть, они ускоряют его. Например, биологический катализатор, фермент, снижает энергию активации, необходимую, чтобы разорвать связи, и позволяет реакции произойти в разумных темпах без повреждения клеток.

7.7:

Энергия активации

Энергия активации — это минимальное количество энергии, необходимое для химической реакции для продвижения вперед. Чем выше энергия активации, тем медленнее скорость реакции. Тем не менее, добавление тепла к реакции увеличит скорость, так как это заставляет молекулы двигаться быстрее и увеличить вероятность того, что молекулы столкнутся. Столкновение и разрыв связей представляет собой трудную фазу реакции и генерирует переходное состояние. Переходное состояние – это нестабильное высокое энергетическое состояние реагентов. Формирование новых химических связей и конечных продуктов, а также высвобождение свободной энергии является скоростной фазой реакции. Катализаторы увеличивают скорость реакции за счет снижения энергии активации. Например, в биологии ферменты, усваивают сахар и жиры, увеличивают скорость их распада и в то же время предотвращают перепроизводство свободной энергии, которая в противном случае денатурировать белки в клетке.

Катализаторы

Катализатором является вещество, которое увеличивает скорость реакции за счет снижения энергии активации, и в процессе, регенерирует себя. Катализатор обеспечивает альтернативный путь или механизм для реакции, чтобы иметь место, и это ускоряет как вперед и обратной реакции. В биологии ферменты являются примерами катализаторов, поскольку они снижают энергию активации, необходимую для реакций в клеточном метаболизме.

Например, люди усваивают сахар и жир для получения энергии. Ферменты имеют жизненно важное значение для человека для разрушения этих молекул, потому что если тепловая энергия только должны были быть использованы, свободная энергия, выделенная в виде тепла, приведет к денатурации белков в клетке. Кроме того, тепловая энергия не будет специально катализировать все реакции. Тем не менее, ферменты связываются только с конкретными химическими реагентами, называемыми субстратами, и снижают их энергию активации, чтобы селективно катализировать клеточные реакции.

Suggested Reading

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