酶为什么是催化剂？

小意境 · 发表于 6 天前

通常我们对于酶促反应采用类似的图来表达活化能被酶促过程降低。从底物到产物，或者从产物到底物的过程，都需要经过先“爬坡”【到达活化能最高点】，然后“下坡”【从活化能最高点落下】的过程。由于后者的速率远大于前者的速率，通常将“爬坡”的过程称为决速步【速控步】，并由这一步所需要攀升的能量高低来决定反应速率。
容易知道，活化能的降低，同时使正向反应速率和逆向反应速率提高了。【如果一座山变矮了，无论从东边翻到西边，还是西边翻到东边都容易了。】那么，在提问中所讨论的，“为什么不会发生产物返回底物的情况”，应当如何以物理化学概念表达呢？
当我们宏观上讨论“是否有产物生成底物”时，实际上我们在讨论的并非是“是否有逆反应发生”。实际上，任何化学反应都是可逆的，若以绝对纯度的产物与酶混合，理论上，总会有对应的底物生成。但是，对于低于检出限，甚至低于一个分子的生成量，我们就认为这个反应是”不可逆“了。举个简单的例子，对于简单的反应，如果平衡常数大于1e23，那就意味着1mol的浓度级别上，另一侧在平衡时的量小于一个分子。这样的反应，我们就不会认为”产物能反过来生成底物“了。
平衡常数由底物和产物相对的能量高低之差来决定。请注意，当我们讨论活化能的时候，在动力学范畴内，考虑的是多长时间，能达到化学平衡。当我们讨论反应前后的能量变化，以及平衡常数时，考虑的是经过足够长的时间之后，反应体系中各种物质的比例。

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