4.19 : Enzymes and Activation Energy

L'energia di attivazione (o energia libera di attivazione), abbreviata in E_a, è la piccola quantità di energia necessaria affinché avvengano tutte le reazioni chimiche. Durante le reazioni chimiche, alcuni legami chimici si rompono e se ne formano di nuovi. Ad esempio, quando una molecola di glucosio si rompe, i legami tra gli atomi di carbonio della molecola si rompono. Poiché si tratta di legami che immagazzinano energia, rilasciano energia quando vengono rotti. Tuttavia, la molecola deve essere in qualche modo contorta per entrare in uno stato che consenta ai legami di rompersi. È necessario un piccolo input di energia per raggiungere questo stato instabile ad alta energia, chiamato stato di transizione. Per questo motivo, le molecole reagenti non durano a lungo nel loro stato di transizione, ma procedono molto rapidamente alle fasi successive della reazione chimica. Lo stato di transizione della reazione esiste a uno stato di energia più elevato rispetto ai reagenti e, quindi, E_a è sempre positivo.

Quando un enzima lega il suo substrato, forma un complesso enzima-substrato. Questo complesso riduce l'energia di attivazione della reazione e ne promuove la rapida progressione in molti modi. Il complesso enzima-substrato può abbassare l'energia di attivazione contorcendo le molecole del substrato in modo tale da facilitare la rottura del legame, aiutando a raggiungere lo stato di transizione. Gli enzimi possono anche abbassare le energie di attivazione prendendo parte alla reazione chimica. I residui di amminoacidi possono fornire ioni specifici o gruppi chimici che formano legami covalenti con le molecole del substrato come passaggio necessario nel processo di reazione. È importante ricordare che l'enzima tornerà sempre al suo stato originale al completamento della reazione. Una delle proprietà distintive degli enzimi è che rimangono in definitiva invariati dalle reazioni che catalizzano. Dopo che un enzima ha catalizzato una reazione, rilascia il suo prodotto o i suoi prodotti.

Questo testo è adattato da Openstax Biology 2e, Sezione 6.2 Energia potenziale, cinetica, libera e di attivazione e Sezione 6.5: Enzimi,