生命的催化剂—酶

来源:互联网发布时间:2009-08-22

众所周知,工业生产硫酸,要用五氧化二钒作催化剂,生产合成氨,要用还原铁作催化剂。催化剂是一种十分神奇的东西,许多物质因为有了它而发生化合或分解,但有趣的是,它在参与了一系列化学过程后,自身却“依然如故”。在生物体内,也存在着催化剂,不过它不是常用的金属或其他无机物,而是一种有生物活性的蛋白质——酶。酶是由动、植物细胞产生和分泌出来的,但它却能脱离产生它的细胞而单独发挥作用。它是生命活动的基础,哪里有生命现象,那里就有酶的活动。如果没有酶,细胞中与生命有关的化学反应速度就会太慢,以致不能维持生命。酶的工作效率是相当惊人的。就拿淀粉酶来说,生活中我们都有这样的经验,稀饭或粥熬得时间越长就越好喝,这是因为米中的淀粉在熬煮的过程中部分水解成糊精的缘故。
     糊精仅是淀粉水解的初步产物,在没有淀粉酶的情况下得到它需在 100℃的高温下煮上半小时。而我们体内的淀粉酶,在三十六、七摄氏度的体温下,只要用几分钟的时间,不仅能把吃下去的淀粉水解成糊精,还能进一步将其转化为双糖、单糖被身体吸收。酶分为六大类:氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶和连接酶。目前人们已经弄清结构及生理功能的酶就有1300余种。据估计,人体内大约有各种酶20000~30000种之多。酶的作用不但具有高效率,而且具有选择性。例如,同样水解蔗糖,用蔗糖酶比应用盐酸效力高20000亿倍。但是酶的选择性却非常强,盐酸既可水解淀粉,又可水解蛋白质和脂肪,而酶却不行,一种酶只能起一种催化作用。酶为什么有如此强大的催化作用呢?原来它有自己独特的催化方法。在进行催化时,被催化物质分子结合在酶的活性部位上,在那里发生化学反应,酶提供了一种在低活化能状态下进行反应的途径。化学反应完成后,酶分子脱身而出,又去与第二个分子结合。就这样在1分钟的时间里,一个酶分子能够促使几百个甚至几百万个其他物质分子转化,而酶本身却几乎一点也没消耗。
     因此,人体内尽管每种酶的数量很少,但它却能发挥巨大的催化效能,完成繁重的工作任务。酶还有一种性格脾气,即它对“工作条件”要求很苛刻。特别是温度、酸碱度。人体中的酶在37摄氏度左右工作效率最高,高温会使其丧失工作能力。因此,人发高烧时,常常食欲不振和消化不良,原因之一就是高温抑制了酶的活性。低温,酶的活性也会大大降低,但它不会死亡,所以低温麻醉下的人或冬眠的动物新陈代谢很缓慢,不用补充食物。酶不仅是生物体内重要的物质,而且在现代工业、医药、日常生活中等发挥着越来越大的作用。以前工业上用淀粉生产葡萄糖,都是用无机酸作催化剂,需要在高温、高压、强酸条件下进行,需要耐酸、耐高压的特殊设备,原料纯度的要求也很高。现在改用酶法生产葡萄糖的新工艺,既提高了产率,又简化了设备,用时还节约了原料。近年来酶法医疗已广泛受到重视,各种酶制剂的临床应用在不断扩大,从单一酶的使用,发展为复方制剂的使用,从主要用于助消化扩大到消炎、抗凝、促凝及其他许多范围。
     例如,用胃蛋白酶、胰酶制剂与多酶片,可以增进消化能力;胰蛋白酶、糜蛋白酶等能催化分解蛋白质,已用于外科伤口净化以及胸腔或腹腔膜粘连的治疗等;纤溶酶、链激酶、尿激酶能溶解血块,防止血栓形成,故可用于血栓性静脉注射、心肌梗塞等的治疗。日常生活中,我们使用的加酶洗衣粉,它能很快除去衣服上的污垢、血迹、汗迹、奶迹、果汁污迹等含蛋白质较多的污垢。这是因为这种洗衣粉中,加入了一种在碱性环境中生存的酶——碱性蛋白酶,它能使蛋白质迅速分解,转换成易溶于水的氨基酸,污垢自然就很容易被洗净了。这是其他洗衣粉望尘莫及的。但切不可用加酶洗衣粉洗涤丝、毛织品,因为这些织品本身就是蛋白质组成,它们会在酶的作用下被损坏。酶化学是一门新兴的且发展前途非常广阔的科学,世界上许多国家都在你追我赶地加强研究,以使其更好地造福于人类。

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