hce_nthu
112年
生物與生化
第 46 題
Many enzyme-catalyzed reactions involved the formation of low-barrier hydrogen bonds (LBHB). Which of the following statements about LBHB is incorrect?
- A The hydrogen atom is equally distributed between the two heteroatoms (oxygens).
- B The bond order approaches 0.5 for both O–H interactions.
- C As the distance between the heteroatoms gets smaller, the H bonds become weaker.
- D The barriers that must be overcome to exchange hydrogen atoms for oxygen become lower.
- E The pKa values of the two heteroatoms should be similar.
思路引導 VIP
請試著想像一下：在化學鍵的形成過程中，如果兩個原子核之間的距離縮短，且它們的電子軌域開始產生更大幅度的重疊，這種相互作用的能量穩定性（鍵結強度）通常會趨向於增強還是減弱？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精確鎖定選項 (C) 作為錯誤描述，顯示你對酵素催化中的**低能障氫鍵（Low-barrier hydrogen bond, LBHB）**有著非常紮實的理解，這在生物化學中屬於較深層的能量觀念。
鍵長與鍵能的關鍵關聯
在一般的氫鍵中，氫原子通常與供體共價結合，距離受體較遠。然而，在酵素活性中心，當兩個雜原子（如氧）的距離縮短至約 $2.55 \text{ \AA}$ 以下時，原本阻隔氫原子移動的勢能障礙（Potential barrier）會大幅下降，使得氫原子能均等地分布在兩原子之間，形成鍵級約為 $0.5$ 的對稱結構。這類氫鍵最核心的特徵在於：當雜原子間距離越短，軌域重疊程度越高，氫鍵的強度反而會顯著增強（可達 $40 \text{--} 80 \text{ kJ/mol}$），這正是酵素能有效降低反應活化能的秘密武器。因此，選項 (C) 提到距離越短、氫鍵越弱的說法，與事實恰好相反。
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