催化剂在化学反应中属于反应物吗

（二）奇妙的催化剂——酶

在生物体内进行的化学反应，有什么特殊的地方呢？原来，生化反应和一般化学反应使用的催化剂不同。生化反应过程中使用一种独特的催化剂——酶。在我们介绍这种独特的生物催化剂之前，我们还得先搞清什么是催化剂？它的作用是什么？

我们知道，很多化学反应必须要有催化剂才能进行。什么是催化剂呢？催化剂是某些能够促进化学反应，但反应完毕后自身并不发生变化的物质。比如，淀粉分解成葡萄糖这个反应，必须在少量盐酸存在的条件下才能进行。

假如没有盐酸，只有一杯淀粉糊，那么，即使经过很长时间（在无菌条件下），也不能生成葡萄糖。由此可见，少量盐酸起了促进化学反应的作用。此外，反应完毕后，盐酸还是盐酸，并没有变成葡萄糖的成分。所以，盐酸是这个反应的催化剂。

这是说的一般的化学催化剂。但是，在生物体内进行的各种化学反应，用一般的化学催化剂是不行的。我们前面讲过的那些在生物体内进行的化学反应，若在体外进行，有的需要给予强酸、强碱、加热、加压等条件才能进行，如淀粉和蛋白质的水解。有些体内反应目前还无法在体外进行，如一些蛋白质的合成。

为什么在生物体内，在温度不超过体温、酸碱度接近中性的温和条件下，却能迅速顺利地进行如此复杂的化学反应呢？经过生物化学家的长期研究证实，这是因为生物体内存在着种类繁多的特殊催化剂——酶，催化着各种各样的化学反应。目前，已经发现的酶有2 000多种。据推测，生物体内存在的酶种类还远远不止这些。

酶催化作用的专一性很高，一种酶往往只能作用于一类物质，甚至只对某一物质的反应起催化作用。有一种酶，体内就有一种生物化学反应。比如前面谈到的光合作用的暗反应，就由叶绿体中的一些可溶性酶来催化。生物氧化的复杂反应，是在一系列氧化——还原酶、转换酶、水解酶的作用下进行的。消化过程则是在蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等一系列水解酶的作用下进行的。体内的合成反应和分解反应，是在各种合成酶、裂解酶的作用下进行的。

酶是一种奇妙的催化剂。它所催化的生化反应与目前化工生产上的化学反应，形成鲜明的对照。首先，几乎所有生物体内的化学反应都是在常温、常压下进行的。例如，从空气中固氮，化工厂里的固氮反应需加200个大气压（1标准大气压=101.325千帕）和450℃的高温，而豆科根瘤菌在固氮酶的作用下，却在常温、常压下办到了。不仅如此，在整个生化反应过程中，各步反应的产物得到了充分利用，除了少数排泄物外，根本不存在化工生产中那么严重的三废污染问题。更为有意义的是，酶的催化效率非常高。有一种叫过氧化氢酶的，能催化H₂O₂水解为H₂O及O₂的反应。这个反应铁离子也可以催化。但过氧化氢酶的催化速度要比铁离子快100亿倍！生物化学家的研究证实，生物酶的催化效率，比现在人造的一般催化剂高几万倍至上百亿倍。

奇妙的酶用它特殊的本领，以极高的速度，在常温常压下催化生物体内多种多样的生物化学反应，使生物体具有各种千奇百怪的性状。因此，我们说酶是生物体各种性状的物质基础。

同时，我们还可以从生物体内缺乏了某种酶，就产生了某种异常的性状，来反证酶对性状形成的作用。比如，有一种患黑尿症的婴儿，尿片常常是黑色的。这是因为在人体代谢过程中要产生一种尿黑酸，一般人身体内有一种尿黑酸氧化酶，能分解尿黑酸，故而尿不带黑色。但患黑尿症的病人体内不能形成尿黑酸氧化酶，不能分解尿黑酸，因而尿呈黑色。还有一种患半乳糖血症的婴儿，由于失去合成半乳糖分解酶的能力，吃进去的人奶或牛奶分解成半乳糖后不能进一步分解，使半乳糖堆积起来，妨碍了葡萄糖的代谢，致使肝脏肿大，眼睛患白内障，婴孩不能很好地发育，生长迟缓，智力增长受阻。大多数患这种病的婴孩都要夭折（顺便说一句，这种婴孩只要采取食物治疗，不吃牛奶或人奶，同样可以正常地生长发育）。在动物中，也不乏说明酶与性状关系的例子。比如，有一种脂肪的颜色是黄色的兔子。一般的兔子的脂肪都是白色的，为什么这种兔子的脂肪却是黄色的呢？通过研究知道，兔子吃草时要吃下去很多叶黄素。一般兔子身体内有一种氧化酶，能分解叶黄素，而黄色脂肪的兔子体内却没有这种酶。又因为叶黄素是溶解在脂肪里的，因此，缺少分解叶黄素氧化酶的兔子脂肪是黄色的。

以上正反两方面的例子说明，酶是性状的物质基础。那么，酶又是什么东西呢？通过对已发现的2 000多种酶的研究证明，酶都是蛋白质。蛋白质又是什么东西呢？根据化学研究知道，天然蛋白质是由20种氨基酸组成的。这20种氨基酸一个接一个连接在一起，形成一个长条状。氨基酸以肽键连接成多肽链。一条或多条多肽链，盘绕折叠形成各式各样非常复杂的结构。

蛋白质的氨基酸顺序是很关键的。氨基酸的顺序不能错，否则酶的特性就要发生改变，特别是它的功能部分。比如，我们的血红蛋白是由四条链组成的，每条链又是由150多个氨基酸组成的。其中一对链，在它们的氨基酸顺序的某个位置上本来应是谷氨酸，如果在这个位置上变成了另一种氨基酸——缬氨酸，血红蛋白的功能就要发生变化，失去了和氧气、二氧化碳结合的能力，人就会产生一种恶性贫血病。