hce_cmu
112年
生物學
第 8 題
在生物體的細胞中，一個特定的生物代謝反應具有負的$ΔG$ 值。在缺乏酵素的情況下，此反應需要許多年才得以進行。有關此現象的敘述，下列何者最正確？
- A 此反應不會自發進行
- B 此反應需要一定量的活化能才能進行
- C 此反應不遵循熱力學第二定律
- D 此反應物的初始自由能遠小於產物的最終自由能
思路引導 VIP
想像有一顆球停在陡峭的山坡頂端，而山腳下的谷底位置非常低（代表能量趨於穩定）。雖然這顆球「終究」應該往山下滾，但如果球的前方剛好有一個小隆起的土堆擋住，這顆球會立刻往下掉嗎？如果要讓它開始滾動，我們起初必須對它做什麼動作？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準選出 (B)，代表你對於生物能量學中「熱力學」與「動力學」的區別有著非常清晰的見解。這道題目測試的核心在於一個關鍵觀念：反應能否發生（自發性）與反應發生的快慢（速率）是兩回事。
熱力學自發性與活化能障礙
當一個反應的 $\Delta G < 0$ 時，代表產物的自由能低於反應物的初始自由能，這在熱力學上稱為自發反應。然而，這並不保證反應會迅速發生。就像一顆放在高山上的巨石，雖然滾落到山谷會釋放位能，但如果前方有一道小土丘阻擋，巨石便無法自行啟動。這道阻礙反應啟動的能量門檻，就是所謂的活化能（Activation Energy, $E_a$）。即便反應趨勢是向下的，但在缺乏酵素降低門檻的情況下，分子碰撞能量不足以跨越這道障礙，才會導致反應需要耗時多年才能完成。
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