110年:醫學一(2)

下列關於酵素的敘述,何者錯誤?

A酵素可降低化學反應物及產物之間的自由能差異
B大多數酵素會與反應過渡態( transition state )緊密結合
C大多數酵素催化反應有立體化學專一性( stereospecificity )
D酵素可縮短反應達到化學平衡所需的時間

詳細解析

本題觀念:

本題考查的是酵素動力學 (Enzyme Kinetics)熱力學 (Thermodynamics) 的核心基本觀念。重點在於區分酵素作為生物催化劑時,對「活化能 (Activation Energy, EaE_aΔG\Delta G^\ddagger)」與「反應自由能變化 (Gibbs Free Energy Change, ΔG\Delta G)」的不同影響。

選項分析

  • A. 酵素可降低化學反應物及產物之間的自由能差異 (錯誤)

    • 分析:這是本題的正確答案(即錯誤的敘述)。
    • 理由:化學反應物與產物之間的自由能差異(ΔG=GproductsGreactants\Delta G = G_{\text{products}} - G_{\text{reactants}})是由反應本身的熱力學性質決定的,僅與反應的起始狀態最終狀態有關,與反應路徑無關。酵素作為催化劑,其作用機制是提供一條活化能較低的路徑,即降低過渡態的自由能ΔG\Delta G^\ddagger),從而加速反應速率,但它絕對無法改變反應物與產物之間的標準自由能差(ΔG\Delta G^\circΔG\Delta G)。如果酵素能改變 ΔG\Delta G,將違反熱力學第一定律(能量守恆)。

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