吸能反应（需要引入能量的化学反应）
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更新时间：2023-05-23
吸能反应
需要引入能量的化学反应
基本介绍
世界上的事是复杂的。有些化学反应新产生的分子，内部能量比反应前的分子能量少，多余的能量分裂出来，形成形成放能反应。
不过，也有许多化学反应，不仅不放出能量，反而要吸收能量才能进行，被称为吸能反应。
一些化学反应，像光合作用，电解炼铝……都是吸能反应。
放能反应产生的能量，在一般的情况下，都以热能的形式释放出来，不能直接变成机械能、电能或者光能，不过也有例外。
放能反应是释放能量的一种，如果热是以这种形式释放，就可以用另一个名词“放热”。在这些名词中，erg指的是功或能，therm指的是热，自发的反应是另一同意词。
表1 | |
 吸能反应 |  吸能反应 |
自发的(A→B)和非自发的(C→D)反应的例子。虽然A→B能量是向下坡走，由于能量的活性被迫受阻，可能会妨碍A→B，除非输入能量。注意如果A→B推动C→D，那么，
的绝对值应比
小。
表1C→D反应是吸能反应，非自发的上升反应的例子，此处产生的能量大于反应物。除非有能量的输入，否则该反应不会发生。在E的例子中，符号是正，因D的能量大于C，在物理和生物界很多重要的反应和过程都是吸能反应，因此，需要输入能量，在生物界吸能反应，例如C→D是连结的或成双的，并被放能反应驱动，例如A→B；注意最终产物D的能量水平比开始的反应物A要小。
虽然A→B的反应是向下的、自发的，但因为它是能量屏障，并不一定发生，这叫做能量活性化，首先要克服它。换言之，虽然把A→B的反应划归为自发的，但还必须输入一些能量以激活机体，作为“起动泵”。正如所看到的，有几个重要的生物化学途径是伴随激活过程的开始而发生的，酶的作用也是很明显的，因为它们具有减弱激化能量的作用。
尽管能量的激化妨碍了某些事物，但正如我们知道的，在这方面仍依靠某些很高的能量活化过程。氮的氧化物，以及其它机动车所排出的废气，都是当前的许多新事物，根据如下的反应氮与氧形成了氮的氧化物。
由于在物质代谢过程中，开始必须激化始动反应物，以及因为酶可以减弱能量的活化，因此酶控制了全过程。
概念
一切生命活动离不开能量，对于生物化学来说，最有用的热力学常数是自由能。自由能是指一个反应体系中能够做功的那一部分能量，如果体系不做功，则自由能转化为热能而散失。在25℃、1个大气压、反应物浓度为1mol/L时，这个反应体系的自由能变化称为标准自由能变化(
)。由于细胞内的反应常在
的条件下进行，故为生物体的标准状态，以
表示此时标准自由能的变化。自由能的变化
与的关系为：
孤立或静止地研究某个体系的自由能是不现实的，但研究反应体系的自由能变化，对于了解生物体内进行的反应有着重要作用。当一个反应的
时，这个反应可以自发进行，而
时则表示化学反应达到平衡状态。当
时，反应不能自发进行，需要输入能量，故为吸能反应。在生物体内吸能反应常与放能反应偶联在一起才能进行，而此时吸能反应所需的能量常由ATP提供。
ATP循环
生成方式
底物水平磷酸化
生物氧化过程中，代谢物分子内能量发生重排，产生的高能磷酸键转移到ADP分子上生成ATP的过程称为底物水平磷酸化。例如在糖酵解过程中存在两处底物水平磷酸化产生ATP：
吸能反应
吸能反应
在三羧酸循环中存在一处底物水平磷酸化，即：
氧化磷酸化
生物氧化过程中，产生ATP的最主要方式是氧化磷酸化。底物脱下的2H，经呼吸链传递到氧生成水时，释放的能量将ADP磷酸化成为ATP，这个过程即为氧化磷酸化。氧化作用和磷酸化作用是两个不同的过程，氧化作用即电子在呼吸链传递的过程放出能量，而磷酸化作用则是贮存能量，氧化和磷酸化密切偶联在一起，实现ATP的生成。
参考资料
[1]
吸能反应 · 知乎[引用日期2021-11-02]
