Toată materia este formată din molecule. Multe molecule pot coexista pașnic aproape la infinit. Unele molecule, totuși, provoacă un fel de reacție atunci când intră în contact cu anumite molecule. Pentru ca această reacție să aibă loc, moleculele trebuie să fie extrem de apropiate și într-o anumită orientare. Energia de activare este, de asemenea, implicată în multe reacții, deoarece de obicei, reacțiile implică și ruperea legăturilor preexistente.
Este adesea necesară o cantitate substanțială de energie pentru ca o reacție chimică să aibă loc, datorită rezistenței legăturilor care trebuie rupte. Cantitatea de energie de activare necesară pentru a începe o reacție este adesea numită barieră energetică. Această energie este rareori furnizată de moleculele care se ciocnesc, așa că sunt necesari alți factori pentru a ajuta moleculele să curețe bariera energetică și să faciliteze reacția chimică. Căldura, un factor fizic, și adăugarea unei enzime adecvate, un factor chimic, sunt două exemple de factori care activează moleculele.
Odată ce o reacție chimică a început, deseori eliberează suficientă energie, de obicei sub formă de căldură, pentru a activa următoarea reacție și așa mai departe într-o reacție în lanț. Acesta este exact ceea ce se întâmplă cu un incendiu. Lemnul poate să stea într-o grămadă de lemne ani de zile fără să ia foc spontan. Odată dat foc, activat de o scânteie, se consumă literalmente pe măsură ce căldura care este eliberată furnizează energia de activare pentru a menține restul lemnului aprins. Încălzirea unui amestec va crește viteza reacției.
Pentru majoritatea reacțiilor biologice, încălzirea este nepractică deoarece temperatura corpului este limitată la un interval foarte mic. Căldura poate fi folosită doar ca o modalitate de a depăși bariera energetică într-o măsură foarte limitată înainte ca celulele să fie deteriorate. Pentru ca reacțiile pentru viață să aibă loc, celulele trebuie să folosească enzime pentru a reduce selectiv energia de activare a reacțiilor.
Enzimele sunt molecule proteice care acționează ca catalizatori biologici. Un catalizator este o moleculă care accelerează o reacție chimică, dar rămâne neschimbată la sfârșitul reacției. Aproape fiecare reacție metabolică care are loc într-un organism viu este catalizată de o enzimă. Enzimele au forme tridimensionale precise și posedă un loc activ, care este locul în care o moleculă se poate atașa de enzimă. Forma locului activ permite anumitor molecule să se lege perfect de el, astfel încât fiecare tip de enzimă va acționa de obicei asupra unui singur tip de moleculă, numită moleculă substrat. Reacțiile care sunt catalizate de enzime vor avea loc rapid la temperaturi mult mai scăzute decât fără ele.
De exemplu, în timpul respirației, moleculele de glucoză reacționează cu moleculele de oxigen și sunt descompuse pentru a forma dioxid de carbon și apă și eliberează energie. Deoarece glucoza și oxigenul nu sunt reactive în mod natural, trebuie adăugată o cantitate mică de energie de activare pentru a începe procesul de respirație. Când una dintre moleculele substratului se leagă de enzima necesară, forma moleculei va fi ușor modificată. Acest lucru, la rândul său, face mai ușor ca moleculă să se lege de alte molecule sau să se transforme în produsul reacției. Ca atare, enzima a redus energia de activare a reacției sau a ușurat desfășurarea reacției.
Dacă bariera energetică nu ar exista, moleculele complexe de înaltă energie de care depinde viața ar fi instabile și s-ar descompune mult mai ușor. Prin urmare, bariera energetică de activare împiedică apariția majorității reacțiilor. Acest lucru asigură un mediu stabil pentru toate lucrurile vii.