高效专一的催化剂

从佳美洗衣粉谈起

我们在洗衣服的时候用得最多的恐怕是佳美洗衣粉了。用佳美洗衣粉洗衣服特别容易去除衣服上的污渍。这种洗衣粉与一般的洗衣粉比较，不同之处是增加了酶的成分。

缺酶不可

酶是什么东西呢？酶是一种特殊的蛋白质，由活的生物细胞产生。在生物体内进行的各种化学反应，几乎都需要在酶的催化下才能顺利地完成，所以，酶又被称为生物催化剂。我们每天吃的米饭、鸡蛋、肉类等食物都必须在胃分泌的胃蛋白酶和胰脏分泌的淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶等的作用下， 分解成葡萄糖、氨基酸、脂肪酸和甘油等小分子，才能透过小肠壁，被组织吸收和利用；而当人体生长的时候，体内又会进行各种蛋白质、脂肪等的合成反应，这些合成反应也需要在酶的催化下完成。一旦酶的正常催化作用遭到干扰破坏，轻则会使生物体表现出某些症状，重则将危及生命。比如，在人体内有一种酪氨酸酶，当它不能行使正常作用时，人就会得白化病。白化病患者不能或几乎不能合成黑色素，所以患者的皮肤很白，带粉红色，头发淡黄色，眼睛的虹膜粉红色，怕光，视力也差。在人类中有一种叫半乳糖血症的遗传病，发病的原因是由于患者体内缺乏将半乳糖转化为葡萄糖的酶。患该病的婴儿出生后，吃奶（人奶或牛奶）不久即发病。因为在乳汁中含有乳糖，乳糖分解会产生半乳糖，由于患者不能将半乳糖转化为葡萄糖，于是造成患者血液中半乳糖含量急剧升高。该病的临床表现一般很严重，病儿呕吐和腹泻，肝脏逐渐肿大，生长延缓，智能低下，往往在婴儿期就死亡。可见，酶是生物体赖以正常生存的基础。

四大特性

作为生物催化剂，酶有许多的特性。首先，酶具有高效率的催化能力。

酶比一般化学催化剂的催化效率高出几百万倍，与没有催化剂的反应相比， 最多可高出 10¹⁷ 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。如果没有这种酶，二氧化碳从组织到血液，然后再通过肺泡呼出体外的过程只能以极其缓慢的速度进行，远远不能满足生物体生存的要求。第二，酶作用的专一性很强。酶作用的专一性主要有两方面的含义： 一是指酶对于被作用的底物（反应物）是专一的。当底物在酶催化下发生反应，首先必须与酶的活性部位有适当的契合，所以只有特定结构的分子才能作为某一个酶的底物，这就是酶对底物的专一性。酶对于底物的专一性使生物体内成百上千个酶能分别在各自代谢途径的特定位置上发挥作用，保证了新陈代谢有规律地进行。比如，胃蛋白酶和凝血酶都属于蛋白水解酶，但胃蛋白酶作用于食物中的蛋白质，而凝血酶只能作用于血纤维蛋白这一蛋白质。二是指酶对于被催化的反应是专一的。一个酶可能有几个类似的底物， 但只能催化某一类特定的化学反应，这叫做酶反应的专一性。比如，我们摄入的蛋白质、脂肪和淀粉的分解反应各自需要不同的酶。脂肪酶只能分解各种脂肪而不能分解蛋白质和淀粉。到目前为止，所有已知的酶所催化的化学反应类型都是专一的。第三，酶在生物体内参与每一次反应之后，它本身的性质和数量都不会发生改变。第四，酶的化学本质是蛋白质，受热或遇酸和碱易变性、失去活性，它可以在常温、常压等比较温和的条件下进行催化反应，不像有些化学催化剂需要在高温、高压等苛刻的条件下才能进行。在酶的四大特性中，高效率的催化能力和作用的专一性是酶的两个最重要的特性。