Sự biến thiên năng lượng tự do (AG < 0)
Năng lượng tự do của một hệ thống phản ứng là năng lượng có thể tạo ra công có ích. Năng lượng tự do được ký hiệu là G. Một phản ứng hóa học chỉ có thể xảy ra theo chiếu năng lượng tự do giảm, biến chất có năng lượng tự do cao thành chất có mức năng lượng thấp hơn. Điều này có nghĩa là điểu kiện cần của một phản ứng hóa học là biến thiên năng lượng tự do phải âm (aG < 0):
A + B = c + D
Gj > G2 AG = G2 — Gj < 0
Gj > G2 AG = G2 — Gj < 0
Tuy nhiên, do vật chất có sức ỳ về mật hóa học nên một phản ứng dù có AG < 0, vẫn chưa thể tự xảy ra được
Sức ỳ vể măt hóa hoc của vật chất
Vật chất thường có sức ỳ về mặt hóa học. Sức ỳ về mặt hóa học của vật chất là do các yếu tố sau gây nên:
- Yếu tố về entropy (sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử vật chất).
- Lớp áo nước cản trở và có thể làm mất hoạt tính của cơ chất.
- Hình thể không gian cồng kềnh của cơ chất.
- Sự sắp xếp chưa định hướng của các nhóm chức năng trên phân tử enzym.
Vì vậy, một số phản ứng hóa học mặc dù có điểu kiện cần là khả năng xảy ra theo hướng năng lượng thấp hơn (AG < 0), nhưng phản ứng vẫn không xảy ra được. Muốn phản ứng xảy ra phải có thêm điều kiện đủ, nghĩa là phải cung cấp cho hệ thống phản ứng một năng lượng để thắng được sức ỳ về hóa học của vật chất. Năng lượng cần cung cấp ấy được gọi là năng lượng hoạt hóa.
Năng lượng hoạt hóa (activation energy: Ea)
Năng lượng hoạt hóa là năng lượng cần thiết để nâng tất cả các phân tử của 1 mol cơ chất ở một nhiệt độ nhất định lên trạng thái chuyển tiếp (transition State) ở đỉnh của hàng rào năng lượng, để phản ứng enzym có thể xảy ra. Ở trạng thái chuyển tiếp, mỗi phân tử cơ chất có thể sẵn sàng tham gia vào sự tạo thành sản phẩm phản ứng.
Cơ chế tác dụng của enzym
Có một cách để cung cấp nhiều năng lượng hơn cho phản ứng là làm tăng nhiệt độ, điều này thật sự làm tăng tương tác giữa các phân tử, tuy nhiên điều này không xảy ra trong điều kiện sinh lý bình thường. Cơ chế tác dụng của enzym là enzym làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng để các cơ chất dễ dàng đạt được mức năng lượng để đưa phản ứng vào trạng thái chuyển tiếp, từ đó phản ứng có thể xảy ra. Tốc độ của phản ứng phụ thuộc vào số các phân tử cơ chất vượt qua hàng rào năng lượng để phản ứng vào trạng thái chuyển tiếp.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét