不可忽視的酶

什么是酶？酶是一種特殊的蛋白質(zhì)，它是由活的生物細(xì)胞產(chǎn)生的。酶又被稱(chēng)為生物催化劑，生物體內(nèi)進(jìn)行的各種化學(xué)反應(yīng)，幾乎都需要在酶的催化作用下才能順利地完成。我們每天吃的米飯、肉類(lèi)、蛋類(lèi)、蔬菜等都是在胃分泌的胃蛋白酶和胰臟分泌的淀粉酶以及胰蛋白酶和脂肪酶的作用下，分解成葡萄糖、氨基酸、脂肪酸，透過(guò)小腸壁，最后被組織吸收和利用。當(dāng)人體生長(zhǎng)的時(shí)候，體內(nèi)又會(huì)進(jìn)行各種蛋白質(zhì)、脂肪等的合成反應(yīng)，這些合成反應(yīng)也必須在酶的催化下來(lái)完成。酶具有高效率的催化能力，它比一般化學(xué)催化劑的催化效率高出幾百萬(wàn)倍。例如，碳酸酐酶催化二氧化碳與水合成碳酸的反應(yīng)是已知最快的酶催化反應(yīng)之一。每一個(gè)酶分子在1秒鐘內(nèi)可以使105個(gè)二氧化碳分子發(fā)生水合反應(yīng)。如果酶的正常催化作用無(wú)法進(jìn)行，輕則會(huì)使生物體出現(xiàn)某些癥狀，重則會(huì)危及生命。

白化病的患者，就是因?yàn)轶w內(nèi)的酪氨酸酶不能發(fā)揮正常的作用。從而無(wú)法合成黑色色素，致使患者皮膚發(fā)白，呈粉紅色，頭發(fā)淡黃，眼睛的虹膜呈粉紅色，怕光，視力也較差。在新生兒中，還有一種叫半乳糖血癥的遺傳病，其病因是因?yàn)槿狈肴樘寝D(zhuǎn)化為葡萄糖的酶，患這種病的新生兒往往會(huì)在嬰兒期內(nèi)死亡。

自古以來(lái)，人們?cè)卺勗炱【啤⒆雒姘?、做乳酪時(shí)，就已經(jīng)不自覺(jué)地涉及到酶的作用了。19世紀(jì)，巴斯德在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了酵母在釀造葡萄酒中的作用。不過(guò)，在細(xì)菌的作用下，酒又會(huì)變質(zhì)，產(chǎn)生醋酸或乳酸。后來(lái)，有人發(fā)現(xiàn)從酵母中制得的提取液，能使葡萄汁變成葡萄酒，葡萄酒又變成醋酸或乳酸，并證明這一系列的變化都是酵母細(xì)胞或細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的酶在起作用。酶在離開(kāi)了細(xì)胞后，也能使葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭?，在?xì)胞外，也同樣能起催化作用。

酶是有活力的蛋白質(zhì)，在利用離開(kāi)細(xì)胞的酶進(jìn)行各種反應(yīng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)在常溫、常壓下進(jìn)行，無(wú)須在高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等條件下進(jìn)行。酶的這一特性使工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生了巨大變化，降低了成本，簡(jiǎn)化了工藝，減少了對(duì)環(huán)境的污染。

酶在食品、發(fā)酵、紡織、制革等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。利用淀粉酶可把淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟呛透鞣N糖漿；利用葡萄糖異構(gòu)酶可把甜味不及蔗糖的葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)樘鸲缺日崽歉叩枚嗟墓?；利用蛋白酶降低面粉中的蛋白質(zhì)含量，使制成的餅干更加松脆；利用淀粉酶脫漿，可以在紡織工業(yè)中更簡(jiǎn)便地除去織物上的淀粉；利用細(xì)菌蛋白酶可用于皮革工業(yè)中的脫毛……

利用酶的特性，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，以工業(yè)生產(chǎn)的方式生產(chǎn)出人類(lèi)所需的產(chǎn)品或達(dá)到某種特殊目的的技術(shù)科學(xué)叫酶工程。酶工程主要研究在工業(yè)醫(yī)學(xué)等方面有應(yīng)用價(jià)值的酶類(lèi)和具有特殊性質(zhì)的酶類(lèi)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)；固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)；生物反應(yīng)器的研究和設(shè)計(jì)等。

氨基酸是人體不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，最初用化學(xué)方法合成的氨基酸多數(shù)無(wú)法被人體直接吸收和利用。20世紀(jì)60年代末，日本人采用固定化氨基?；?，成功地把化學(xué)合成的氨基酸轉(zhuǎn)化成人體可以直接利用的氨基酸，開(kāi)創(chuàng)了固定化酶工業(yè)應(yīng)用的新局面。如今，應(yīng)用酶工程技術(shù)生產(chǎn)氨基酸已成為氨基酸工業(yè)發(fā)展的主流，在醫(yī)藥方面需要的氨基酸，也以更大的數(shù)量，更低的成本造福于人類(lèi)。

青霉素是應(yīng)用最為廣泛的抗生素，自問(wèn)世以來(lái)，成功地挽救了不知多少條生命。在生產(chǎn)青霉素的過(guò)程中，如果利用青霉素酰化酶催化劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)藥劑，就可以消除有機(jī)溶劑對(duì)人的毒害。后來(lái)，科學(xué)家利用固定化青霉素?；负凸潭ɑ⑸锛?xì)胞生產(chǎn)青霉素，使酶的利用率提高了幾百倍。目前，青霉素仍是應(yīng)用最廣、療效最好、價(jià)格最低的抗生素之一。