Aktivasyon Enerjisi Nedir?

Tüm madde moleküllerden oluşur. Birçok molekül neredeyse süresiz olarak barış içinde birlikte var olabilir. Bununla birlikte, bazı moleküller, belirli moleküllerle temas ettiklerinde bir tür reaksiyona neden olurlar. Bu reaksiyonun gerçekleşmesi için, moleküllerin birbirine çok yakın bir şekilde ve özel bir yönde getirilmesi gerekir. Aktivasyon enerjisi ayrıca birçok reaksiyonda yer alır, çünkü tipik olarak reaksiyonlar önceden mevcut olan bağların kopmasını da içerir.

Kimyasal reaksiyonun gerçekleşmesi için, kopması gereken bağların gücünden dolayı, genellikle önemli miktarda enerji gerekir. Bir reaksiyon başlatmak için gereken aktivasyon enerjisi miktarına genellikle enerji bariyeri denir. Bu enerji nadiren çarpışan moleküller tarafından sağlanır, dolayısıyla moleküllerin enerji bariyerini temizlemesine ve kimyasal reaksiyonu kolaylaştırmasına yardımcı olmak için diğer faktörler gereklidir. Isı, fiziksel bir faktör ve uygun bir enzim, kimyasal bir faktör eklemek, molekülleri aktive eden iki faktör örneğidir.

Bir kimyasal reaksiyon başladıktan sonra, bir sonraki reaksiyonu ve benzerlerini zincirleme bir reaksiyonda aktif hale getirmek için genellikle ısı olarak yeterli enerji açığa çıkarır. Ateşle olan şey tam olarak budur. Odun, ağaçların içinde kendiliğinden alevlere dalmadan yıllarca uzanabilir. Bir kıvılcım ile çalıştırılan, ateşe verildiğinde, salınan ısı, geri kalan ahşabın yanmasını sağlamak için aktivasyon enerjisi sağlar. Bir karışımın ısıtılması, reaksiyon oranını arttıracaktır.

Çoğu biyolojik reaksiyon için, vücut sıcaklığı çok küçük bir aralıkla sınırlı olduğundan ısıtma pratik değildir. Isı, ancak hücreler zarar görmeden önce enerji bariyerini çok sınırlı bir şekilde aşmanın bir yolu olarak kullanılabilir. Yaşam için reaksiyonların gerçekleşmesi için, hücrelerin reaksiyonların aktivasyon enerjisini seçici olarak düşürmek için enzimler kullanmaları gerekir.

Enzimler, biyolojik katalizör görevi gören protein molekülleridir. Bir katalizör, bir kimyasal reaksiyonu hızlandıran, ancak reaksiyonun sonunda değişmeyen bir moleküldür. Canlı bir organizma içerisinde gerçekleşen hemen hemen her metabolik reaksiyon bir enzim tarafından katalize edilir. Enzimler kesin üç boyutlu şekillere sahiptir ve bir molekülün kendisini enzime bağlayabildiği aktif bir alana sahiptir. Aktif bölgenin şekli, belirli moleküllerin mükemmel bir şekilde bağlanmasına izin verir, böylece her bir enzim türü, genellikle substrat molekülü olarak adlandırılan sadece bir tür moleküle etki eder. Enzimler tarafından katalize edilen reaksiyonlar, onlar olmadan çok daha düşük sıcaklıklarda hızlı bir şekilde gerçekleşecektir.

Örneğin, solunum sırasında, glikoz molekülleri oksijen molekülleri ile reaksiyona girer ve karbondioksit ve su oluşturmak ve enerji açığa çıkarmak için parçalanır. Glikoz ve oksijen doğal olarak reaktif olmadığından, solunum işlemini başlatmak için az miktarda aktivasyon enerjisi eklenmelidir. Substrat moleküllerinden biri gerekli enzime bağlandığında, molekülün şekli hafifçe değişecektir. Bu da, söz konusu molekülün diğer moleküllere bağlanmasını veya reaksiyonun ürününü değiştirmesini kolaylaştırır. Bu haliyle, enzim reaksiyonun aktivasyon enerjisini azaltmıştır veya reaksiyonun gerçekleşmesini kolaylaştırmıştır.

Enerji engeli yoksa, yaşamın dayandığı karmaşık yüksek enerjili moleküller dengesiz olur ve çok daha kolay bozulur. Aktivasyon enerji bariyeri bu nedenle çoğu reaksiyonun gerçekleşmesini önler. Bu, tüm canlılar için istikrarlı bir ortam sağlar.