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74.某種蛋白質可用尿素（urea）將其變性（denature），且將尿素移除後會自發性地折疊回其具有活性的三級結構。關於下列熱力學對於該蛋白質再折疊（protein refolding）的描述，何者錯誤？
(A)蛋白質本身亂度（entropy）一定減少
(B)過程一定是放熱反應
(C)反應過程的自由能（free energy）一定減少
(D)總亂度（蛋白質本身和環境）一定增加
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統計： A(37), B(97), C(22), D(40), E(0) #3816609
統計： A(37), B(97), C(22), D(40), E(0) #3816609
詳解 (共 2 筆)
sherynhu
#7432338
在熱力學中，自發反應的唯一絕對條件是自由能變量為負值（ΔG<0）。(跟ΔH無關）
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(A) 蛋白質本身亂度（entropy）一定減少
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原因：變性狀態下的蛋白質是一條鬆散、隨機擺動、有無限多種可能構型的長鏈（高亂度）；折疊成特定的三級結構後，其空間構型變得非常固定、精準且有序（低亂度）。因此對「蛋白質本身」而言，ΔS protein<0，亂度一定減少。
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(C) 反應過程的自由能（free energy）一定減少
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原因：題目明確說明此過程是「自發性地（spontaneously）」，根據恆溫恆壓下的熱力學定義，自發反應的吉布斯自由能變量一定小於零（ΔG<0），即自由能一定減少。
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(D) 總亂度（蛋白質本身和環境）一定增加
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原因：根據熱力學第二定律，任何孤立系統中的自發過程，其宇宙的總亂度一定增加（ΔS total=ΔS protein+ΔS environment>0）。如前所述，雖然蛋白質本身的亂度變小了 (A)，但周圍水分子被解放所增加的亂度遠大於蛋白質減少的亂度，所以總亂度依然是增加的。
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#7442333
Gibbs Free Energy（吉布斯自由能）
公式：△G（自由能變化=反應會不會發生） =△ H（熱能變化） - T（溫度）\ △S（亂度）
ΔG < 0 自發反應
ΔG > 0 非自發反應
ΔH < 0 → 放熱
ΔH > 0 → 吸熱
ΔS > 0 → 更亂
ΔS < 0 → 更有秩序
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