활성화 에너지는 무엇입니까?

모든 물질은 분자로 구성됩니다. 많은 분자들이 거의 무한정 평화롭게 공존 할 수 있습니다. 그러나 일부 분자는 특정 분자와 접촉 할 때 어떤 종류의 반응을 일으 킵니다. 이 반응이 일어나기 위해서는 분자들이 서로 매우 근접하고 특정한 방향으로 놓여 져야합니다. 활성화 에너지는 또한 많은 반응에 관여하는데, 전형적으로 반응에는 기존의 결합이 끊어지기 때문이다.

끊어 져야 할 결합의 강도로 인해 화학 반응이 일어나기 위해서는 상당한 양의 에너지가 종종 필요합니다. 반응을 시작하는 데 필요한 활성화 에너지의 양을 종종 에너지 장벽이라고합니다. 이 에너지는 분자 충돌에 의해 거의 제공되지 않으므로 분자가 에너지 장벽을 지우고 화학 반응을 촉진하는 데 도움이되는 다른 요소가 필요합니다. 물리적 요인 인 열과 화학적 요인 인 적절한 효소를 첨가하는 것이 분자를 활성화시키는 요인의 두 가지 예입니다.

화학 반응이 시작되면 연쇄 반응에서 다음 반응 등을 활성화하기에 충분한 에너지 (일반적으로 열)를 방출합니다. 이것이 바로 화재로 일어나는 일입니다. 나무는 자발적으로 화염에 파열되지 않고 몇 년 동안 재목에 놓일 수 있습니다. 스파크에 의해 활성화 된 불에 타면, 방출 된 열이 목재의 나머지 부분을 태우기 위해 활성화 에너지를 공급할 때 문자 그대로 소비됩니다. 혼합물을 가열하면 반응 속도가 증가합니다.

대부분의 생물학적 반응의 경우 체온이 매우 작은 범위로 제한되므로 가열은 비실용적입니다. 열은 세포가 손상되기 전에 에너지 장벽을 매우 제한적으로 극복하는 방법으로 만 사용될 수 있습니다. 생명에 대한 반응이 일어나기 위해서는 세포가 효소를 사용하여 반응의 활성화 에너지를 선택적으로 낮추어야합니다.

효소는 생물학적 촉매 역할을하는 단백질 분자입니다. 촉매는 화학 반응 속도를 높이지만 반응이 끝날 때 변하지 않는 분자입니다. 살아있는 유기체 내에서 일어나는 거의 모든 대사 반응은 효소에 의해 촉진됩니다. 효소는 정확한 3 차원 형태를 가지며 분자가 효소에 부착 될 수있는 활성 부위를 보유합니다. 활성 부위의 형태는 특정 분자가 그것에 완전하게 결합 할 수있게하므로, 각 유형의 효소는 일반적으로 기질 분 자라 불리는 한 유형의 분자에만 작용할 것이다. 효소에 의해 촉매되는 반응은 효소가없는 것보다 훨씬 낮은 온도에서 빠르게 일어난다.

예를 들어 호흡 중에 포도당 분자는 산소 분자와 반응하여 분해되어 이산화탄소와 물을 형성하고 에너지를 방출합니다. 포도당과 산소는 자연적으로 반응성이 없기 때문에 호흡 과정을 시작하기 위해 소량의 활성화 에너지를 추가해야합니다. 기질 분자 중 하나가 필요한 효소에 결합하면 분자의 모양이 약간 변경됩니다. 이것은 그 분자가 다른 분자에 결합하거나 반응의 생성물로 쉽게 변하게한다. 이와 같이, 효소는 반응의 활성화 에너지를 감소 시키거나 반응이보다 쉽게 ​​이루어지게한다.

에너지 장벽이 존재하지 않으면 생명이 의존하는 복잡한 고 에너지 분자가 불안정하고 훨씬 쉽게 분해됩니다. 따라서 활성화 에너지 장벽은 대부분의 반응이 발생하는 것을 방지합니다. 이것은 모든 생명체를위한 안정적인 환경을 보장합니다.