酵素與受質在零級反應時，反應速率（ v）與下列何者濃度成正比？

本題觀念：

酵素動力學中，當底物濃度 [S] 大幅高於 Michaelis 常數 (K_m) 時，酵素活性位點飽和，反應進入零級動力學（zero-order kinetics）。此時反應速率 v 不再受底物濃度影響，而等於最大速率 V_max。又根據 V_max = k_cat [E]_T，可知 V_max 與酵素總濃度 ([E]_T) 成正比 (en.wikipedia.org)。

選項分析

• 選項A 受質 (substrate)
  底物濃度於零級動力學區間不再影響反應速率，v 與 [S] 無關 (pearson.com)。故選項A 錯誤。

• 選項B 輔酶 (coenzyme)
  輔酶作為輔助因子，雖對酵素活性有調節作用，但不直接成為零級限速階段的決定因素，與 v 不呈一階正比關係。

• 選項C 酵素 (enzyme)
  在飽和底物條件下，v = V_max = k_cat · [E]_T，故反應速率隨酵素濃度線性變化，v ∝ [E]_T (worthington-biochem.com)。符合題意。

• 選項D 酵素-受質複合物 (ES complex)
  雖瞬時反應速率可寫為 v = k_cat [ES]，但在穩態飽和條件下 [ES] ≈ [E]_T，且 [ES] 並非可自由調控變因，其正比根源為酵素總量，故不直接選此項 (biocyclopedia.com)。

答案解析

零級動力學區段，酵素活性位點完全被底物飽和，速率達最大值 V_max；V_max 又等於 k_cat 與酵素總量的乘積 (V_max = k_cat [E]_T)，因此在此區段內 v 與酵素濃度成正比，選項 C 正確，其餘選項描述不符零級特性。

核心知識點

• Michaelis-Menten 方程式：v = (V_max [S])/(K_m + [S])
• 最大速率 V_max = k_cat [E]_T (en.wikipedia.org)
• 零級動力學 (zero-order kinetics)：[S]≫K_m 時，v ≈ V_max，不受底物濃度影響 (pearson.com)
• 轉換數 (k_cat)：酵素飽和條件下，每單位時間單個酵素可轉化底物分子數 (d2dcure.com)

臨床重要性

藥物代謝例如 phenytoin、ethanol 在高濃度時呈現零級消除，需特別留意劑量調整，避免酵素飽和導致半衰期非線性延長及毒性累積。