酶如何降低降低化学反应活化能

问题描述:

酶如何降低降低化学反应活化能
请回答详细原因及原理,

催化机理
酶的催化机理和一般化学催化剂基本相同,也是先和反应物(酶的底物)结合成络合物,通过降低反应的能来提高化学反应的速度,在恒定温度下,化学反应体系中每个反应物分子所含的能量虽然差别较大,但其平均值较低,这是反应的初态.
S(底物)→P(产物)这个反应之所以能够进行,是因为有相当部分的S分子已被激活成为活化(过渡态)分子,活化分子越多,反应速度越快.在特定温度时,化学反应的活化能是使1摩尔物质的全部分子成为活化分子所需的能量(千卡).
酶(E)的作用是:与S暂时结合形成一个新化合物ES,ES的活化状态(过渡态)比无催化剂的该化学反应中反应物活化分子含有的能量低得多.ES再反应产生P,同时释放E.E可与另外的S分子结合,再重复这个循环.降低整个反应所需的活化能,使在单位时间内有更多的分子进行反应,反应速度得以加快.如没有催化剂存在时,过氧化氢分解为水和氧的反应(2H2O2→2H2O+O2)需要的活化能为每摩尔18千卡(1千卡=4.187焦耳),用过氧化氢酶催化此反应时,只需要活化能每摩尔2千卡,反应速度约增加10^11倍.为什么“ES的活化状态(过渡态)比无催化剂的该化学反应中反应物活化分子含有的能量低得多”?我们知道,化学反应发生时,首先是分子解离成原子,然后是原子在重组成分子。当分子全部解离成原子时的状态,就是活化态(也成为过渡态)。分子解离越困难则过渡态是的能量越高,也就是越不易解离;但是当假如催化剂(比如酶)后,催化剂表面为分子提供了很多的结合点(即接触位点)从而促进了分子的解离,也就降低了活化能,从而加快了反应。