【百科知识】催化剂系列之四——无所不在的酶
导读
在中国,早在4000多年以前,酿酒就已十分盛行。酿酒用的原料是谷物,但光有谷物是不够的,还需要加入“酒曲”。这是为什么呢?古人只知其然,不知其所以然。其实,酒曲中含有大量的微生物和酶(淀粉酶、糖化酶和蛋白酶等),酶能够加速将谷物中的淀粉、蛋白质等转变成糖和氨基酸;糖在酵母菌和酶的作用下进一步转化成酒精。所以说,酒曲是酿酒过程中必不可少的物质。从这个意义上讲,“酒曲”是人类发现最早的“酶”之一,而酿酒也是历史最为悠久的酶催化反应之一。
酶是催化剂中的一类,因为具有生物活性,所以人们也称酶为生物催化剂。
神奇的催化力量
1773年,意大利科学家斯帕兰扎尼(L.Spallanzani)做了一个奇妙的实验:他将一小块肉块放入一个小巧的金属笼中,然后让鹰吞下去。一段时间后他将金属笼从鹰的肚子里取出,却发现肉块消失了。很显然,肉块不会“无缘无故”地自己离开金属笼,而金属笼的巧妙设计也使得肉块不会因为胃的蠕动而被研磨成碎屑,作为一名科学家,斯帕兰扎尼更不会认为是什么超自然力使肉块“不翼而飞”,他推断胃液中一定含有能消化肉块的物质。但具体是什么物质促使了肉块的消化,他并没有研究出具体的结果。1836年,德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质,从而解开了胃消化食物之谜。这可以说是人类最早对生命体内的起催化作用的物质的科学认识。
19世纪,法国微生物学家巴斯德在研究糖类发酵成酒精的实验中,用显微镜观察发现在发酵的过程中有酵母菌,于是巴斯德得出结论:没有活的酵母细胞,糖类不可能变成酒精。这是一个极其有名的实验,它使人们清楚地认识到发酵作用与活细胞有关,而不是一个单纯的化学反应。应该说巴斯德已经前进了一大步。
那么,这种存在于生命体内、有着魔力般作用的“酶”,究竟就种什么物质呢?
20世纪30年代,科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶,并在此基础上得出了结论:酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。
到现在为止,我们知道大多数酶其实是具有催化作用的蛋白质,少数是具有催化作用的RNA(核糖核酸)。
酶是生命体得以生存的基础。在人体内,酶广泛存在于各种细胞中,诸如细胞新陈代谢等几乎所有的生命过程中的化学反应,都是在酶的催化作用下完成的。
在人体中,如果没有酶的作用,那么,人体的新陈代谢以及其他与生命有关的反应只能以极其缓慢的速度进行,在这样的情况下,生命活动根本无法维持。当然这是不可能的,但可能存在的情况是,人体会因某些原因导致某些酶的缺失,使得该种酶所催化的反应发生异常,相应的物质代谢变得紊乱,从而产生某些疾病。例如,有些人体....
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