不可忽视的酶

不可忽视的酶

什么是酶？酶是一种特殊的蛋白质，它是由活的生物细胞产生的。酶又被称为生物催化剂，生物体内进行的各种化学反应，几乎都需要在酶的催化作用下才能顺利地完成。我们每天吃的米饭、肉类、蛋类、蔬菜等都是在胃分泌的胃蛋白酶和胰脏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，透过小肠壁，最后被组织吸收和利用。当人体生长的时候，体内又会进行各种蛋白质、脂肪等的合成反应，这些合成反应也必须在酶的催化下来完成。酶具有高效率的催化能力，它比一般化学催化剂的催化效率高出几百万倍。例如，碳酸酐酶催化二氧化碳与水合成碳酸的反应是已知最快的酶催化反应之一。每一个酶分子在1秒钟内可以使105个二氧化碳分子发生水合反应。如果酶的正常催化作用无法进行，轻则会使生物体出现某些症状，重则会危及生命。

白化病的患者，就是因为体内的酪氨酸酶不能发挥正常的作用。从而无法合成黑色色素，致使患者皮肤发白，呈粉红色，头发淡黄，眼睛的虹膜呈粉红色，怕光，视力也较差。在新生儿中，还有一种叫半乳糖血症的遗传病，其病因是因为缺乏将半乳糖转化为葡萄糖的酶，患这种病的新生儿往往会在婴儿期内死亡。

自古以来，人们在酿造啤酒、做面包、做乳酪时，就已经不自觉地涉及到酶的作用了。19世纪，巴斯德在实验中发现了酵母在酿造葡萄酒中的作用。不过，在细菌的作用下，酒又会变质，产生醋酸或乳酸。后来，有人发现从酵母中制得的提取液，能使葡萄汁变成葡萄酒，葡萄酒又变成醋酸或乳酸，并证明这一系列的变化都是酵母细胞或细菌细胞内的酶在起作用。酶在离开了细胞后，也能使葡萄糖转变为酒精，在细胞外，也同样能起催化作用。

酶是有活力的蛋白质，在利用离开细胞的酶进行各种反应时，应当在常温、常压下进行，无须在高温、高压、强酸、强碱等条件下进行。酶的这一特性使工业生产发生了巨大变化，降低了成本，简化了工艺，减少了对环境的污染。

酶在食品、发酵、纺织、制革等领域中被广泛应用。利用淀粉酶可把淀粉转变为葡萄糖和各种糖浆；利用葡萄糖异构酶可把甜味不及蔗糖的葡萄糖转变为甜度比蔗糖高得多的果糖；利用蛋白酶降低面粉中的蛋白质含量，使制成的饼干更加松脆；利用淀粉酶脱浆，可以在纺织工业中更简便地除去织物上的淀粉；利用细菌蛋白酶可用于皮革工业中的脱毛……

利用酶的特性，通过适当的反应，以工业生产的方式生产出人类所需的产品或达到某种特殊目的的技术科学叫酶工程。酶工程主要研究在工业医学等方面有应用价值的酶类和具有特殊性质的酶类的开发和生产；固定化酶和固定化细胞技术；生物反应器的研究和设计等。

氨基酸是人体不可缺少的营养物质，最初用化学方法合成的氨基酸多数无法被人体直接吸收和利用。20世纪60年代末，日本人采用固定化氨基酰化酶，成功地把化学合成的氨基酸转化成人体可以直接利用的氨基酸，开创了固定化酶工业应用的新局面。如今，应用酶工程技术生产氨基酸已成为氨基酸工业发展的主流，在医药方面需要的氨基酸，也以更大的数量，更低的成本造福于人类。

青霉素是应用最为广泛的抗生素，自问世以来，成功地挽救了不知多少条生命。在生产青霉素的过程中，如果利用青霉素酰化酶催化剂代替传统的化学药剂，就可以消除有机溶剂对人的毒害。后来，科学家利用固定化青霉素酰化酶和固定化微生物细胞生产青霉素，使酶的利用率提高了几百倍。目前，青霉素仍是应用最广、疗效最好、价格最低的抗生素之一。