Dans le cas d’une activation thermique, la molécule gagne de l’énergie du milieu environnant sous forme de chaleur. Cette énergie peut être utilisée pour surmonter la barrière énergétique et échapper au piège cinétique. Le taux d'activation thermique est déterminé par la température et la hauteur de la barrière énergétique.
Le tunnel quantique est un phénomène qui permet aux molécules de traverser des barrières énergétiques sans gagner suffisamment d’énergie pour les surmonter. Cela est possible parce que les molécules ont une nature ondulatoire et peuvent donc traverser des barrières bien plus élevées que leur énergie. Le taux de tunnel quantique est déterminé par la largeur de la barrière énergétique et la masse de la molécule.
La force mécanique peut également être utilisée pour surmonter les pièges cinétiques. Cela peut être fait en appliquant à la molécule une force supérieure à la force de la barrière énergétique. Le taux d'échappement par force mécanique est déterminé par l'ampleur de la force et la masse de la molécule.
La capacité des molécules à échapper aux pièges cinétiques est importante pour divers processus biologiques, notamment le repliement des protéines, le repliement de l’ARN et la réplication de l’ADN. En comprenant les mécanismes par lesquels les molécules échappent aux pièges cinétiques, nous pouvons mieux comprendre comment ces processus fonctionnent et comment ils peuvent être régulés.
Voici quelques exemples précis de la manière dont les interactions moléculaires permettent de surmonter la barrière énergétique :
* Dans le repliement des protéines, l'effet hydrophobe est une force motrice majeure pour la formation de la structure repliée. L'effet hydrophobe est la tendance des molécules non polaires à s'agréger dans l'eau. Cette tendance est due au fait que les molécules d’eau sont polaires et forment donc des liaisons hydrogène entre elles. Lorsque des molécules apolaires sont entourées d’eau, elles sont donc exclues de l’eau et s’agrègent pour minimiser leur contact avec l’eau. L'effet hydrophobe peut aider à surmonter la barrière énergétique au repliement des protéines en rassemblant les régions hydrophobes de la protéine et en formant une structure repliée stable.
* Dans le repliement de l'ARN, la liaison hydrogène est une force motrice majeure pour la formation de la structure repliée. Des liaisons hydrogène se forment entre des atomes électronégatifs et des atomes d'hydrogène. Dans l’ARN, des liaisons hydrogène se forment entre les atomes d’azote des bases et les atomes d’hydrogène du squelette sucre-phosphate. Les liaisons hydrogène peuvent aider à surmonter la barrière énergétique qui empêche le repliement de l’ARN en stabilisant la structure repliée.
* Dans la réplication de l'ADN, l'appariement de bases entre les brins complémentaires de l'ADN est une force motrice majeure pour la formation de la double hélice. L'appariement de bases est la formation de liaisons hydrogène entre les atomes d'azote sur les bases d'un brin d'ADN et les atomes d'hydrogène sur les bases de l'autre brin d'ADN. L'appariement de bases peut aider à surmonter la barrière énergétique à la réplication de l'ADN en stabilisant la double hélice.
Ce ne sont là que quelques exemples de la manière dont les interactions moléculaires permettent de surmonter la barrière énergétique. En comprenant les mécanismes par lesquels les molécules échappent aux pièges cinétiques, nous pouvons mieux comprendre comment ces processus fonctionnent et comment ils peuvent être régulés.
