Năng lượng kích hoạt là gì?

Tất cả các vật chất được tạo thành từ các phân tử.Nhiều phân tử có thể cùng tồn tại hòa bình gần như vô thời hạn.Tuy nhiên, một số phân tử gây ra một số loại phản ứng khi chúng tiếp xúc với một số phân tử.Đối với phản ứng này xảy ra, các phân tử phải được mang lại cực kỳ gần nhau và theo một định hướng cụ thể.Năng lượng kích hoạt cũng liên quan đến nhiều phản ứng, bởi vì thông thường, các phản ứng cũng liên quan đến việc phá vỡ các liên kết từ trướcbị phá vỡ.Lượng năng lượng kích hoạt cần thiết để bắt đầu một phản ứng thường được gọi là hàng rào năng lượng.Năng lượng này hiếm khi được cung cấp bởi các phân tử va chạm, vì vậy các yếu tố khác là cần thiết để giúp các phân tử làm sạch hàng rào năng lượng và tạo điều kiện cho phản ứng hóa học.Nhiệt, một yếu tố vật lý và thêm một enzyme thích hợp, một yếu tố hóa học, là hai ví dụ về các yếu tố kích hoạt các phân tử. Một khi phản ứng hóa học đã bắt đầu, nó thường giải phóng đủ năng lượng, thường là nhiệt, để kích hoạt phản ứng tiếp theo vàVì vậy, trong một phản ứng chuỗi.Đây chính xác là những gì xảy ra với một đám cháy.Gỗ có thể nằm trong một khu rừng trong nhiều năm mà không bị bùng nổ một cách tự nhiên.Sau khi đốt cháy, được kích hoạt bởi một tia lửa, nó thực sự tiêu thụ chính nó dưới dạng nhiệt được giải phóng cung cấp năng lượng kích hoạt để giữ cho phần còn lại của gỗ bị cháy.Làm nóng hỗn hợp sẽ làm tăng tốc độ của phản ứng. Đối với hầu hết các phản ứng sinh học, sưởi ấm là không thực tế vì nhiệt độ cơ thể được giới hạn ở một phạm vi rất nhỏ.Nhiệt chỉ có thể được sử dụng như một cách để vượt qua hàng rào năng lượng ở một mức độ rất hạn chế trước khi các tế bào bị hỏng.Đối với các phản ứng cho sự sống diễn ra, các tế bào phải sử dụng các enzyme để giảm chọn lọc năng lượng kích hoạt của các phản ứng. Các enzyme là các phân tử protein hoạt động như các chất xúc tác sinh học.Chất xúc tác là một phân tử tăng tốc phản ứng hóa học, nhưng vẫn không thay đổi ở cuối phản ứng.Hầu như mọi phản ứng trao đổi chất diễn ra trong một sinh vật sống đều được xúc tác bởi một enzyme.Các enzyme có hình dạng ba chiều chính xác và sở hữu một vị trí hoạt động, đó là nơi một phân tử có thể tự gắn vào enzyme.Hình dạng của vị trí hoạt động cho phép một số phân tử nhất định liên kết với nó một cách hoàn hảo, do đó, mỗi loại enzyme thường sẽ hoạt động trên một loại phân tử, được gọi là phân tử chất nền.Các phản ứng được xúc tác bởi các enzyme sẽ diễn ra nhanh chóng ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với không có chúng. Ví dụ, trong quá trình hô hấp, các phân tử glucose phản ứng với các phân tử oxy và bị phá vỡ để tạo thành carbon dioxide và nước và giải phóng năng lượng.Do glucose và oxy không phản ứng tự nhiên, một lượng nhỏ năng lượng kích hoạt phải được thêm vào để bắt đầu quá trình hô hấp.Khi một trong các phân tử cơ chất liên kết với enzyme cần thiết, hình dạng của phân tử sẽ hơi thay đổi.Điều này đến lượt nó giúp phân tử đó dễ dàng liên kết với các phân tử khác hoặc thay đổi thành sản phẩm của phản ứng.Như vậy, enzyme đã làm giảm năng lượng kích hoạt của phản ứng, hoặc giúp phản ứng dễ dàng diễn ra hơn.Nếu hàng rào năng lượng không tồn tại, các phân tử năng lượng cao phức tạp mà cuộc sống phụ thuộc sẽ không ổn định và phá vỡ dễ dàng hơn nhiều.Do đó, hàng rào năng lượng kích hoạt ngăn chặn hầu hết các phản ứng diễn ra.Điều này đảm bảo một môi trường ổn định cho tất cả các sinh vật sống.