114年:(醫檢)生化(2)

下列有關酵素催化反應速率的敘述,何者最不適當?

A酵素催化的反應速率會受到反應溫度、 pH值及受質濃度影響
B酵素濃度固定且與受質結合未達飽和時,反應速率會隨受質濃度增加而增大
C酵素與受質結合到達飽和時的反應速率,為此酵素的起始反應速率
D酵素濃度固定且與受質結合未達飽和時,反應速率會隨酵素量增加而增大

詳細解析

本題觀念:

本題探討酵素動力學(enzyme kinetics)中的米氏(Michaelis–Menten)理論,重點在於酵素催化反應速率受哪些因素影響,以及「初速率(initial rate, v₀)」與「最大速率(Vₘₐₓ)」的定義與區別。

選項分析

  • 選項A
    酵素催化反應速率確實受到反應溫度、pH值及受質(substrate)濃度影響。溫度改變分子運動速率並可能造成酵素變性;pH影響酵素構型及活性;低受質濃度時,反應速率與受質濃度近似成正比,但高受質濃度時趨近飽和不再增加 (anec.org)。

  • 選項B
    在固定酵素濃度且未達受質飽和([S] ≪ Kₘ)條件下,米氏方程 v₀ = Vₘₐₓ·[S]/(Kₘ+[S]) 顯示速率隨受質濃度上升而增加(v₀ ∝ [S]) (en.wikipedia.org)。

  • 選項C
    本敘述將飽和(saturation)時的速率(即 Vₘₐₓ)誤稱為「起始反應速率」。實際上,起始反應速率 v₀ 是在反應剛開始、[S] 幾乎不變且產物累積微少時所測得的速率;而 Vₘₐₓ 是酵素完全飽和受質時所能達到的理論上限速率,並非「起始速率」 (ncbi.nlm.nih.gov)。

  • 選項D
    在酵素濃度固定且受質未飽和時([S] ≪ Kₘ),速率 v₀ ∝ [E]_total,因此增加酵素量會使反應速率提高 (geeksforgeeks.org)。

答案解析

選項C 將飽和時的最大速率(Vₘₐₓ)誤認為起始反應速率(v₀),混淆了兩者的定義。起始反應速率指在反應剛開始測得的瞬時速率,受限於實驗起始條件;Vₘₐₓ 則是理論上酵素活性位點全被受質佔據時的最大速率。故選項C不適當。

核心知識點

  • Michaelis–Menten 方程式:v₀ = Vₘₐₓ·[S]/(Kₘ+[S])
  • Vₘₐₓ:酵素全部活性位點被飽和時的極限速率,與酵素總量成正比
  • Kₘ:半最大速率時之受質濃度,代表酵素親和力
  • 起始反應速率(v₀):在反應開始、底物濃度尚未顯著下降、產物尚未累積抑制時測得的瞬時速率
  • 影響因子:溫度、pH、受質濃度、酵素濃度
  • 當 [S] ≪ Kₘ,v₀ ∝ [S](一階);當 [S] ≫ Kₘ,v₀ → Vₘₐₓ(零階)

臨床重要性

了解酵素動力學基本原理是臨床上設計藥物劑量、檢驗生化指標(如診斷酵素活性)及評估酵素抑制劑/活化劑機制的基礎。