22、细胞生物化学中的化学反应速率与酶动力学

细胞生物化学中的化学反应速率与酶动力学

1. 能量与反应速率

在 30°C 时，每个分子平均可获得约 0.025 eV 的热能，但能量分布并不均匀，一些底物分子能量多，一些则少。能量较多的分子往往有足够的能量达到酶催化可实现的过渡态。酶催化有可能将反应速率提高多达 10¹³ 倍，能量的差异会对反应速率产生巨大影响。

2. 化学反应速率

2.1 可逆反应的平衡位置

化学计量规则不足以确定可逆化学反应的平衡位置，结合反应速率原理则可以进行计算。可逆反应达到平衡时，生成速率等于解离速率，平衡位置和反应速率由正逆反应速率常数共同决定。

2.2 不可逆双分子反应

考虑不可逆双分子反应 (A + B \rightarrow X + Y)，反应物消失速率等于产物出现速率，遵循质量守恒原理：
(\frac{dX}{dt} = \frac{dY}{dt} = -\frac{dA}{dt} = -\frac{dB}{dt})
积分可得：
(X(t) - X_0 = Y(t) - Y_0 = -A(t) + A_0 = -B(t) + B_0)
根据质量作用定律，产物生成速率为 (k[A][B])，其中 (k) 是反应的比例常数。

假设反应在封闭反应容器中进行，若产物 (X) 或 (Y) 不溶并沉淀，则反应可能不可逆。结合质量作用原理和上述等式，可得：
(\frac{dx}{dt} = kab = k(a_0 + x_0 - x)(b_0 + x_0 - x))
其驻点为 (x = a_0 + x_0) 或 (x = b_0 + x_0)。当 (a_0