酶：生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑

金　城

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酶：生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑

金城

在生命體內(nèi)，每天要發(fā)生大量的化學(xué)反應(yīng)，將攝取的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解、轉(zhuǎn)化為生命能吸收利用的小分子化合物，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等，同時(shí)在生命體內(nèi)還存在大量的化學(xué)反應(yīng)將所吸收的小分子化合物合成為自身的多糖、蛋白質(zhì)等大分子化合物。這些化學(xué)反應(yīng)都是在生命體內(nèi)的溫和條件下進(jìn)行的；另一方面，生命所需要的物質(zhì)(如食物)在自然環(huán)境中又都是穩(wěn)定的物質(zhì)，這些物質(zhì)的降解與轉(zhuǎn)化的化學(xué)反應(yīng)不會(huì)自然發(fā)生或非常緩慢，那么在生命體中，這些化學(xué)反應(yīng)是如何發(fā)生的呢？催化這些化學(xué)反應(yīng)的神奇物質(zhì)就是“酶”。

酶是具有催化功能的生物大分子，即生物催化劑。幾乎所有的細(xì)胞活動(dòng)進(jìn)程都需要酶的參與，與化學(xué)催化劑相似，酶能夠加快反應(yīng)速率；但與化學(xué)催化劑不同的是，酶具有高度的專(zhuān)一性，只催化特定的反應(yīng)。大多數(shù)的酶可以將反應(yīng)速率提高上百萬(wàn)倍；同時(shí)，酶作為催化劑，本身在反應(yīng)過(guò)程中并不被消耗，也不影響反應(yīng)的化學(xué)平衡。

哺乳動(dòng)物的細(xì)胞就含有幾千種酶。它們或是溶解于細(xì)胞質(zhì)中，或是與各種膜結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，這些酶統(tǒng)稱(chēng)胞內(nèi)酶；另外，還有一些在細(xì)胞內(nèi)合成后再分泌至細(xì)胞外的酶叫胞外酶。酶的催化能力(稱(chēng)為酶活性)可受多種因素的調(diào)節(jié)控制，從而使生物體能適應(yīng)外界條件的變化，維持生命活動(dòng)。

一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在35～40 ℃之間，植物體內(nèi)的酶最適溫度在40～50 ℃之間；微生物(如古菌、細(xì)菌和真菌)的酶最適溫度差別較大，尤其一些古菌的酶最適溫度可高達(dá)80～90 ℃。

人體內(nèi)的酶約有3 000種以上，負(fù)責(zé)催化人體內(nèi)的各種新陳代謝相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，如米飯?jiān)诳谇粌?nèi)咀嚼時(shí)產(chǎn)生甜味，就是由于淀粉在唾液淀粉酶的作用下，水解成麥芽糖的緣故；人體內(nèi)的胃蛋白酶、胰蛋白酶等多種水解酶可將食物中的蛋白質(zhì)水解成氨基酸，然后再在其它酶的作用下，重新結(jié)合成人體所需的各種蛋白質(zhì)?？梢赃@樣說(shuō)，沒(méi)有酶就沒(méi)有生物的新陳代謝。

正常人體內(nèi)酶活性較穩(wěn)定，但當(dāng)人體某些器官和組織受損或發(fā)生疾病后，某些酶會(huì)被釋放入血、尿或體液內(nèi)，如急性胰腺炎時(shí)，血清和尿中淀粉酶活性顯著升高；肝炎和其它原因肝臟受損，肝細(xì)胞壞死或通透性增強(qiáng)，大量轉(zhuǎn)氨酶釋放入血，使血清轉(zhuǎn)氨酶升高；心肌梗塞時(shí)，血清乳酸脫氫酶和磷酸肌酸激酶明顯升高。因此，借助血、尿或體液內(nèi)酶的活性測(cè)定，可以了解或判定某些疾病的發(fā)生和發(fā)展。近年來(lái)，酶在臨床上的應(yīng)用越來(lái)越普遍，如纖溶酶、鏈激酶、尿激酶等可應(yīng)用于血栓性靜脈炎、心肌梗塞、肺梗塞以及彌漫性血管內(nèi)凝血等病的治療中，以溶解血塊，防止血栓的形成等。

酶也在工業(yè)和食品生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，如釀酒工業(yè)中使用的酵母菌，就是利用酵母所產(chǎn)生的酶將淀粉等通過(guò)水解、氧化等過(guò)程轉(zhuǎn)化為酒精；醬油、食醋的生產(chǎn)也是利用微生物產(chǎn)生的酶來(lái)完成的?？傊?，地球生命經(jīng)過(guò)幾十億年的進(jìn)化，進(jìn)化出了多種不同的酶，不僅是地球生命得以生存所必需的生物催化劑，而且隨著科學(xué)水平的提高，酶的應(yīng)用將具有更為廣闊的前景。