{{위키데이터 속성 추적}}
'''확산 지배 반응'''({{llang|en|Diffusion-controlled reaction}} 또는 diffusion-limited reaction) 반응 속도가 매우 빨라서 반응물이 서로 마주치자마자 반응해 전체 반응 속도가 반응물이 반응 중간물(대부분의 경우에서 [[용액]])을 통해 수송되는 속도와 같은 반응이다.<ref>{{서적 인용|last=Atkins|first=Peter|title=Physical Chemistry|location=New York|publisher=Freeman|year=1998|edition=6th|pages=825–8}}</ref> 화학 반응의 과정은 반응물이 화학양론적으로 올바르게 서로 만나 생성물을 형성할 수 있는 활성화 착물을 형성할 때까지 확산되는 것이다. 화학 반응의 관측되는 반응 속도는 일반적으로 가장 느린 반응 또는 "[[속도 결정 단계]]"의 속도입니다. 확산 지배 반응에서는 [[활성화 착물]]에서 생성물의 형성이 반응물의 확산 속도보다 훨씬 빨라서 반응 속도가 [[충돌 빈도]]에 의해 정해진다.

확산 지배 반응은 기체상에서는 분자의 [[확산]] 속도가 일반적으로 매우 빠르기 때문에 거의 일어나지 않는다. 확산 지배 반응은 용매 입자와 충돌 수가 매우 커 반응물의 확산 속도가 느린, 용액에서 더 자주 일어난다. [[활성화 착물]]이 쉽게 형성되며 반응물이 빠르게 형성되는 반응은 확산 지배 반응이 되기 쉽다. 그 예로는 [[촉매]]와 [[효소]] 반응이 있다. 반응물이 각각 다른 상인 불균일 반응은 확산 지배 반응이 될 수 있다.

확산 지배 반응의 고전적인 검사 중 하나는 반응 속도가 젓거나 흔들림에 영향을 받는지를 확인하는 것이다. 만약 영향을 받는다면 그 반응은 그 조건 하에서 거의 확실히 확산 지배 반응이다.

==생물학에 적용==
[[파일:Enzyme-substrate difusion-controlled reaction.jpg|섬네일|right|500px|그림 1. (a) 앨버티-햄즈-아이겐 모형과 (b) 저우의 모형을 나타내는 도식, E는 [[활성 자리]]를 빨간색으로 표시한 효소이고 반응물 S는 파란색으로 나타냈다.]]
{{본문|확산 지배 효소}}
확산 지배 반응 이론은 원래 [[로버트 A. 앨버티]], [[고든 햄즈]], 그리고 [[만프레트 아이겐]]이 효소-반응물 반응의 상계를 추정하기 위해 만들었다.<ref name=Alberty>{{저널 인용|title=Application of the Theory of Diffusion-controlled Reactions to Enzyme Kinetics|doi=10.1021/j150560a005|year=1958|last1=Alberty|first1=Robert A.|last2=Hammes|first2=Gordon G.|journal=Journal of Physical Chemistry|volume=62|issue=2|pages=154–9}}</ref><ref name=Eigen>{{서적 인용|doi=10.1002/9780470122709.ch1|chapter=Elementary Steps in Enzyme Reactions (as Studied by Relaxation Spectrometry)|title=Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology|year=1963|last1=Eigen|first1=Manfred|last2=Hammes|first2=Gordon G.|editor1-first=F. F.|editor1-last=Nord|isbn=978-0-470-12270-9|pages=1–38|oclc=777630506}}</ref> 이들의 추정에 따르면,<ref name=Alberty/><ref name=Eigen/> 효소-반응물 반응의 상계는 10<sup>9</sup> M<sup>−1</sup>sec<sup>−1</sup>이다.

확산 지배 반응은 1972년에 탄산 무수화 효소를 촉매로 하는 H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>의 탈수 반응에서 관측되었고, 실험에서 얻은 이차 [[반응 속도]] 상수는 약 1.5 × 10<sup>10</sup> M<sup>−1</sup>sec<sup>−1</sup>로,<ref name=Koenig>{{저널 인용|pmid=4627028|year=1972|last1=Koenig|first1=Seymour H.|last2=Brown|first2=Rodney D.|title=H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> as Substrate for Carbonic Anhydrase in the Dehydration of HCO<sub>3</sub><sup>−</sup>|volume=69|issue=9|pages=2422–5|pmc=426955|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|jstor=61783|bibcode=1972PNAS...69.2422K|doi=10.1073/pnas.69.9.2422}}</ref> 앨버티, 햄즈 그리고 아이겐이 간단한 모형을 기반으로 추정한 상계보다 한 단계 더 높은 수치였다.<ref name=Alberty/><ref name=Eigen/>

이런 역설을 다루기 위해서 [[저우궈청]](周国城)교수와 동료들은 효소와 [[반응물]] 간의 공간 계수<!--spatial factor-->와 역장 계수<!--force field factor-->고려하는 모형을 제안했고, 상계가 10<sup>10</sup> M<sup>−1</sup>sec<sup>−1</sup>까지 도달할 수 있고,<ref>{{저널 인용|pmid=4219062|year=1974|last1=Chou|first1=Kuo-Chen|last2=Jiang|first2=Shou-Ping|title=Studies on the rate of diffusion-controlled reactions of enzymes. Spatial factor and force field factor|volume=27|issue=5|pages=664–80|journal=Scientia Sinica}}</ref><ref>{{저널 인용|pmid=824728|year=1976|last1=Chou|first1=Kuo-Chen|title=The kinetics of the combination reaction between enzyme and substrate|volume=19|issue=4|pages=505–28|journal=Scientia Sinica}}</ref><ref>{{저널 인용|pmid=1273571|year=1976|last1=Li|first1=TT|last2=Chou|first2=KC|title=The quantitative relations between diffusion-controlled reaction rate and characteristic parameters in enzyme-substrate reaction systems. I. Neutral substrates|volume=19|issue=1|pages=117–36|journal=Scientia Sinica}}</ref> 분자생물학에서 일부 매우 빠른 반응 속도를 설명할 때 쓰일 수 있다.<ref name=Koenig/><ref>{{저널 인용|pmid=4924006|year=1970|last1=Riggs|first1=Arthur D.|last2=Bourgeois|first2=Suzanne|last3=Cohn|first3=Melvin|title=The ''lac'' represser-operatorinteraction: III. Kineticstudies|volume=53|issue=3|pages=401–17|journal=Journal of Molecular Biology|doi=10.1016/0022-2836(70)90074-4}}</ref><ref>{{저널 인용|pmid=4326080|year=1971|last1=Kirschner|first1=Kasper|last2=Gallego|first2=Ernesto|last3=Schuster|first3=Inge|last4=Goodall|first4=David|title=Co-operative binding of nicotinamide-adenine dinucleotide to yeast glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase: I. Equilibrium and temperature-jump studies at pH 8.5 and 40 °C|volume=58|issue=1|pages=29–50|journal=Journal of Molecular Biology|doi=10.1016/0022-2836(71)90230-0}}</ref><ref>{{저널 인용|pmid=26381408|year=2015|last1=Gardner|first1=P.R.|last2= Gardner|first2=D.P.|last3= Gardner|first3=A.P.|title= Globins Scavenge Sulfur Trioxide Anion Radical|volume=290|pages= 27204-27214|journal= Journal of Biological Chemistry|doi= 10.1074/jbc.M115.679621|pmc=4646363}}</ref>효소-반응물 반응에 대해서 저우 일행이 찾아낸 새로운 상계는 잇따르는 일련의 연구들에 의해 더 논의되고 분석되었다.<ref>{{저널 인용|doi=10.1021/ja00369a043|title=Role of the protein outside active site on the diffusion-controlled reaction of enzymes|year=1982|last1=Chou|first1=Kuo Chen|last2=Zhou|first2=Guo Ping|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=104|issue=5|pages=1409–13}}</ref><ref>{{저널 인용|year=1983|last1=Payens|first1=T.A.J.|title=Why are enzymes so large?|volume=8|pages=46|journal=Trends in Biochemical Sciences|doi=10.1016/0968-0004(83)90382-1}}</ref><ref>{{저널 인용|pmid=6626685|year=1983|last1=Zhou|first1=Guozhi|last2=Wong|first2=Ming-Tat|last3=Zhou|first3=Guo-Qiang|title=Diffusion-controlled reactions of enzymes: An approximate analytic solution of Chou's model|volume=18|issue=2|pages=125–32|journal=Biophysical Chemistry|doi=10.1016/0301-4622(83)85006-6}}</ref>

효소와 그 반응물의 확산 지배 반응 속도나 효소-반응물 반응의 상계를 계산할 때 간단한 앨버티-햄즈-아이겐 모형('''그림 1a''')과 저우의 모형('''그림 1b''') 간의 상세한 비교는 저우 일행의 논문에서 정교하게 기술되었다.<ref>{{저널 인용|doi=10.1111/j.1432-1033.1982.tb06976.x|title=Diffusion-Controlled Reactions of Enzymes|year=1982|last1=Zhou|first1=Guo-Qiang|last2=Zhong|first2=Wei-Zhu|journal=European Journal of Biochemistry|volume=128|issue=2–3|pages=383–7|pmid=7151785}}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[확산 지배 효소]]

== 각주 ==
{{각주}}

[[분류:화학 반응]]
[[분류:화학 반응 공학]]
[[분류:화학반응속도론]]