אנרגיית הפעלה בתגובה אנדרגונית

בתגובה כימית, חומרי המוצא, הנקראים מגיבים, מומרים למוצרים. בעוד שכל התגובות הכימיות דורשות הזנת אנרגיה ראשונית, המכונה ה- אנרגיית הפעלה, תגובות מסוימות גורמות לשחרור נטו של אנרגיה לסביבה, ואחרות גורמות לספיגת נטו של אנרגיה מהסביבה. המצב האחרון נקרא תגובה אנדרגונית.

כימאים מגדירים את כלי התגובה שלהם כ"מערכת "וכל השאר ביקום כ- "סביבה". לכן, כאשר תגובה אנדרגונית סופגת אנרגיה מהסביבה, האנרגיה נכנס למערכת. הסוג ההפוך הוא תגובה אקסרגונית, בה אנרגיה משתחררת לסביבה.

החלק הראשון של כל תגובה תמיד דורש אנרגיה, לא משנה סוג התגובה. למרות שריפת עץ נותנת חום ומתרחשת באופן ספונטני ברגע שהוא מתחיל, אתה צריך להתחיל את התהליך על ידי הוספת אנרגיה. הלהבה שאתה מוסיף להפעלת שריפת העץ מספקת את אנרגית ההפעלה.

כדי לעבור מהצד המגיב לצד המוצר של המשוואה הכימית, עליך להתגבר על מחסום האנרגיה ההפעלה. לכל תגובה בודדת גודל מחסום אופייני. לגובה המחסום אין שום קשר לשאלה האם התגובה היא אנדרגונית או אקסרגונית; למשל, לתגובה אקסרגונית יכול להיות מחסום אנרגיה פעיל מאוד, או להיפך.

כמה תגובות מתרחשות במספר שלבים, כאשר לכל שלב יש מחסום אנרגיה הפעלה משלו להתגבר עליו.

תגובות סינתטיות נוטות להיות אנדרגוניות, ותגובות המפרקות מולקולות נוטות להיות אקסרגוניות. לדוגמא, תהליך ההצטרפות של חומצות אמינו ליצירת חלבון, והיווצרות גלוקוז מפחמן דו חמצני במהלך הפוטוסינתזה הן תגובות אנדרגוניות. זה הגיוני, שכן תהליכים שבונים מבנים גדולים יותר עשויים לדרוש אנרגיה. התגובה ההפוכה - למשל נשימה תאית של גלוקוז לפחמן דו חמצני ומים - היא תהליך אקסרגוני.

זרזים יכולים להפחית את מחסום האנרגיה ההפעלה של תגובה. הם עושים זאת על ידי ייצוב מבנה הביניים הקיים בין זה של המגיב למולקולות המוצר, מה שהופך את ההמרה לקלה יותר. בעיקרון, הזרז מעניק למגיבים "מנהרה" נמוכה יותר לעבור דרכה, דבר שמקל על ההגעה לצד המוצר של מחסום האנרגיה ההפעלה. ישנם סוגים רבים של זרזים, אך חלק מהידועים ביותר הם אנזימים, זרזים של עולם הביולוגיה.

ללא קשר למחסום אנרגיית ההפעלה, רק תגובות אקסרגוניות מתרחשות באופן ספונטני, מכיוון שהן מפיצות אנרגיה. עם זאת, אנו עדיין צריכים לבנות שרירים ולתקן את גופנו, שניהם תהליכים אנדרגוניים. אנו יכולים להניע תהליך אנדרגוני על ידי צימודו לתהליך אקסרגוני המספק מספיק אנרגיה כדי להתאים את ההבדל באנרגיה בין מגיבים ומוצרים.