酶如何降低反应的活化能?书上说,酶和底物结合,将底物转化为过渡态,并释放结合能,从而降低活化能.（也说“由于酶与底物的特异结合是释能反应,释放的结合能是降低活化能的主要能量来源

Question

酶如何降低反应的活化能?
书上说,酶和底物结合,将底物转化为过渡态,并释放结合能,从而降低活化能.（也说“由于酶与底物的特异结合是释能反应,释放的结合能是降低活化能的主要能量来源”）我不明白：释放的能量跟活化能的降低有什么关系?相反,既然酶与底物结合是释能反应,那么这个复合体的能量不就更少了?这与书上的另一句话“只有那些能量较高,达到或超过一定水平的过渡态分子才有可能发生反应”不就矛盾了?

Answer 1

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.
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