103年:醫學二(1)

酵素能夠有效降低反應活化能,以提升反應速率的關鍵在於:

A酵素能與受質( substrate)緊密的結合
B酵素能與反應過渡態( transition state )緊密的結合
C酵素能與反應中間物( intermediate )緊密的結合
D酵素能與產物( product)緊密的結合

詳細解析

本題觀念:

酵素(enzyme)加速化學反應的核心機轉是優先穩定反應的過渡態(transition state, TS),而非底物(substrate)本身。酵素與過渡態的結合親和力遠高於與底物的結合,這是活化能降低的根本原因。

選項分析

(A) 酵素能與受質(substrate)緊密的結合 若酵素只是緊密結合受質,反而會穩定基態(ground state),使基態能量降低,造成整體活化能不變或甚至增加。過於緊密的受質結合反而不利於催化,因為酵素需在整個反應中維持靈活性。此選項描述不正確。

(B) 酵素能與反應過渡態(transition state)緊密的結合 這是正確答案。酵素的活性中心(active site)在形狀、電荷分布和化學環境上與過渡態高度互補,能選擇性穩定高能量的過渡態結構,使過渡態能量降低,從而降低整個反應路徑中的活化能(EaE_a)。根據過渡態理論,反應速率與活化能呈指數關係: kcateΔG/RTk_{cat} \propto e^{-\Delta G^\ddagger / RT} 穩定過渡態使 ΔG\Delta G^\ddagger 降低,反應速率大幅提升。

(C) 酵素能與反應中間物(intermediate)緊密的結合 反應中間物(intermediate)是反應路徑上相對穩定的中間產物,存在於兩個過渡態之間。雖然酵素

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