我們生活在一個非常特殊的時代,比如過去,我們總想填飽自己的肚子,而現在有許多女孩總是讓自己少吃一點。其實如果將我們的胃里去掉一樣東西之后,你就會發現,吃一個饅頭,平時2個多小時就消化了,可這個東西一旦沒有了,消化它將會用2000多個小時。假如我們的胃里缺少了這樣東西,消化的時間被無限延長了,我們的生命也會因為營養匱乏而枯萎。這個神奇的東西是什么呢?本質上講它是一種催化劑,我們把它叫酶。 酶和我們的生活有多大關系呢?一位姑娘去相親,在相親的時候,她接觸到一個又一個由酶引發的事情。
蘇珊29歲了,還沒有男朋友,于是,相親成了她生活的重要內容。
第一次,蘇珊見了去一位醫生(圖1)。

(1)蘇珊在相親的時候,接觸到一個又一個關于酶的事情
蘇珊:你剛才說你在急診室工作。
醫生:對。所以我惟一的不太好就是……比較忙。
蘇珊:有多忙?
醫生:就是沒點,有時候忙得連飯都顧不上吃,一連很多個小時……
蘇珊:今天你吃飯了嗎?
醫生:哦,今天吃了,今天吃了……不過看到病人的痛苦一點點地消失,其實挺有成就感的……哎,你是從事什么工作的?
蘇珊:我在一家公司工作。
醫生的手機突然響起,看著短信,他突然緊張起來。
醫生:哎,有緊急情況,我得趕緊回去一下!
蘇珊點點頭。
醫生:不好意思啊,不好意思!
第二次,蘇珊遇到一位洗衣粉研發工程師。
工程師:坦白地講,我這個人有個缺點。
蘇珊:嗯,很正常啊,每個人都有缺點。
工程師:我的缺點比較突出。
蘇珊:是什么?
工程師:就是……我比較愛干凈。比如說,我每天都會換衣服,而且我喜歡白色,只要有一點污漬……
服務員來倒茶,不小心碰到工程師的手,茶灑到桌上。
服務員:不好意思,不好意思。
工程師:沒關系,沒關系。麻煩您再拿個玻璃杯,謝謝。
工程師掏出一個洗衣粉小包裝,把濕巾放進玻璃杯,倒入洗衣粉,輕輕地晃動。
蘇珊:這是什么?
工程師:洗衣粉。
蘇珊:你……你隨身帶著洗衣粉?
工程師:我就是研究這個的……洗衣粉研發……哎,你想想,30年前的洗衣粉是什么樣?
蘇珊:30年前……
工程師:哦,30年前,你還沒有出生……30年前主要是用肥皂洗東西,很難洗得特別干凈,有很多特別頑固的污漬洗不掉,而現在都用洗衣粉,只要一點點就能很快地把污漬去除。
工程師一邊說著,一邊不斷地攪動著毛巾,毛巾逐漸變成白色,拿出來擰干。
蘇珊:嗯,真的是。
工程師:有沒有想過是為什么?你看這里面有藍色的顆粒,看到沒有?這是酶。
蘇珊:酶?
工程師:對。
看到蘇珊對酶的好奇和疑惑,于是,工程師把蘇珊帶到他的單位,希望蘇珊對他的洗衣粉研究工作感興趣(圖2)。

(2)洗衣粉中藍色的顆粒就是神奇的酶
洗衣粉中的酶究竟能不能處理生活中常見的污漬呢?工程師帶著蘇珊去做了另一項實驗。
工程師:你看,這個就是我們剛才做實驗的污漬,這是機油、炸魚的油和菠菜汁,這個是從老百姓家里買來的臟衣領。我們現在把這些污漬分成A和B,用兩種洗衣粉去洗,來看洗滌的效果。
加酶洗滌的樣本上,已經幾乎看不到污漬了,顯然,菠菜汁、炸魚的油、機油都被酶成功化解掉了(圖3)。

(3)菠菜汁、炸魚的油、機油被酶化解
酶,就是這種藍色的顆粒,它的加入,讓洗衣粉有了革命性的變化,那么,這是一種怎樣的革命性變化呢?它在洗衣服的過程中究竟會起到什么作用?
傳統的洗衣粉是一種表面活性劑,這種物質一頭喜歡油,一頭喜歡水,通過揉搓,洗衣粉會把油從衣服上拽下來,帶到水里,從而洗凈衣服。
工程師:加了酶之后,一泡,一揉,一甩,就干凈了,多方便,這就是洗衣粉的好處。主要還是酶起的作用。
顯然,洗衣粉中加入酶,可以大大提高洗衣效率。與表面活性劑不同,酶可以直接把污漬分解掉(圖4)。

(4)有了酶之后,就不用搓板了
原來,血漬、油漬中都有很多蛋白質。蛋白質的分子比較大,所以,粘在衣物上以后,把它弄下來很不容易。酶可以跟它結合,結合以后就把這種大的分子切成了很多很多小的分子,而小分子很容易溶于水,就被洗下來了(圖5)。

(5)洗衣粉中加入了酶,能很快去掉各種污漬
雖然洗衣粉讓蘇珊對酶產生了好奇,但對于隨身攜帶洗衣粉的工程師,她還是有點接受不了。當醫生再次約見的時候,她答應了與醫生的見面。
第三次,蘇珊和醫生又見面了。
醫生:那天,我是去搶救一個喝醉酒的病人。
蘇珊:喝了多少?
醫生:白酒,一斤七兩。
蘇珊驚訝。
醫生:他酗酒。酗酒的人,體內有一種酶的含量特別高。
蘇珊:(再次聽到酶很驚訝)酶?
醫生:對,乙酸脫氫酶,能夠迅速分解酒精,呵,不好意思,稍微有點專業……其實也不難理解,乙酸脫氫酶,酒精就是乙醇,當乙酸和乙醇相遇的時候……
蘇珊聽得入神,醫生的手機又響了,醫生接聽電話。
醫生:喂,啊……哦,好,好,好…………不好意思,緊急情況,我得趕緊再回去一趟。
醫生話音沒落已經沒了人,蘇珊很無奈。
第四次,蘇珊遇到一個牛仔褲店長。
蘇珊:你在一家牛仔褲店工作?
店長:對,我當店長。
蘇珊:為什么會選擇牛仔褲呢?
店長:主要是因為特別喜歡。
店長說著拿出一條牛仔褲放在桌上
店長:今天初次見面,給你帶了一件東西。
蘇珊:哦,太客氣了。
店長:這條牛仔褲特別經典,你如果不要的話,會后悔的。
蘇珊:為什么呢?
店長:你看,這上面,水洗的痕跡,過渡得特別自然,跟穿舊的一樣。
蘇珊:嗯,你好像很有研究。
店長:主要是喜歡。這種水洗的痕跡特別棒。要在以前,做出來特別不容易。
蘇珊:這個是用石頭磨的嗎?
店長:對,以前做這么條牛仔褲,得把它放在攪拌機里,和石頭一起攪拌,靠石頭和布料的摩擦才能出來這種效果,特別費勁。
蘇珊:那現在不用石頭嗎?
店長:現在不用了,現在是用一種酶。
蘇珊:酶?
店長:對,好像是叫作纖維素酶。
耐磨的布料和水洗打磨的工藝,標榜了牛仔褲的時尚與自由。然而,牛仔褲的做舊工藝居然也會與酶有著很大的關系。聽起來似乎有點匪夷所思,然而,這畢竟是事實。試想一下,如果沒有酶的參與,現在世界上每年生產的數億條牛仔褲,都用石頭打磨完成,恐怕全世界人民不吃飯不睡覺一起打磨,也做不到(圖6)。
然而,與牛仔褲店長的短暫邂逅也無疾而終了。

(6)用纖維素酶做舊的牛仔褲
第五次,蘇珊又和醫生見面了
醫生:上次真的是不好意思。
蘇珊:又是去搶救病人嗎?
醫生:對,心肌梗塞。很嚴重,差一點兒就……
蘇珊:很危險啊!
目前治療心肌梗塞較好的辦法是介入導管術,就是在血管堵塞的地方進行球囊擴張,把血栓擠壓到血管兩側,再放上支架,保持血流的暢通。
但是,很遺憾的是,往往病人等不到手術就已經停止呼吸,這是因為心臟無法承受長時間缺血,導致心肌衰竭而死亡。
醫生:不過現在好多了。現在有一種藥,專門治這種病,救了很多人。
蘇珊:什么藥?
醫生:是一種酶,尿激酶。
尿激酶是一種溶栓藥劑,可以直接分解掉血管中的血栓。只要醫護人員及時趕到,就可以通過對病人靜脈滴注進行溶栓,從而打通血管,避免心肌缺血造成死亡。只要血栓溶解掉,血管一暢通,病人就可以因此奪回生命(圖7)。

(7)尿激酶可以直接分解掉血管中的血栓
然而,這次遇到的病人卻出乎大家的意料。他在急救車上就被注射了尿激酶,但情況卻沒有一絲好轉,而且血壓越來越低,脈搏也越來越弱。
病人到醫院后,馬上就被送到導管室做動脈造影,當時看得很清楚,他的血管已經被完全堵死,心肌嚴重缺血。因此,必須盡快溶栓,也就是要繼續注射尿激酶。可是病人在急救車上已經注射了150萬單位,他還能夠再注射嗎?會不會帶來出血的風險?
醫生:這個病人體重100多千克,常規的尿激酶用量,對他是不夠的。
所以在冠狀動脈內又追加了50萬(單位)尿激酶。結果將近20分鐘后,他血栓明顯減少了,再用球囊擴張的時候,遠端血流整個都比較明顯,心臟再次有了血流供應。心臟收縮逐漸變得有力,血壓回升,心跳減慢,呼吸也好轉了。
對于心血管病人來說,雖然球囊擴張放支架是很好的治療方式,但碰上較為頑固的血栓也無濟于事。而此時,尿激酶可以出場,把血管道路上的障礙清除。
心血管病人一旦發病,心肌會在短時間內缺血導致病人猝死,病人也大都在極度痛苦中感受到死亡的臨近,而這樣的情況往往都是突然來臨。
因此,心血管病人一旦發病,在短時間內溶解血栓是挽救病人生命的關鍵。尤其是面對頑固血栓,尿激酶的溶栓顯然能起到非常關鍵的作用。可以說,尿激酶挽救過很多病人的生命,其實,更多的是贏得了與死亡較量的時間。
醫生:酶能加快化學反應的速度,在醫療上就有很多。比方說,你打過點滴吧?
蘇珊:打過。
醫生:有沒有覺得瓶子變小了?
蘇珊:輸液瓶?
醫生:對,比方說青霉素,以前我們要打100萬單位,現在只需要40萬單位,你知道是什么東西在起作用嗎?
蘇珊:什么?
醫生:酶。
?酶的發現,最早是科學家從牛的胃里提取到的,當時用來制作奶酪。后來,在釀酒的發酵過程中,也發現了酶。
現在,我們已經知道,發酵的過程中起作用的是酵母菌,而在其中真正起發酵作用的,正是酵母菌這種微生物中所含的酶。而酶的作用,卻不僅僅于此,它在我們生活中已經無處不在了。
醫生:你喜歡吃糖嗎?
蘇珊:還行。
醫生:以前吃的糖都是甘蔗里的,蔗糖、白砂糖,現在很多都是果糖。果糖很清香,甜而不膩。
蘇珊:水果里的糖?
醫生:是。但很多是玉米里的。
蘇珊:玉米里有果糖?
醫生:對。玉米含有淀粉,加入一種淀粉酶,就可以把葡萄糖變成果糖。
醫生電話響了。
醫生:喂,哦,不好意思……
蘇珊:沒關系,沒關系,你去吧……
這個忙碌的醫生究竟適不適合自己呢?蘇珊還沒有想好,但她似乎有個感覺,能夠促使她與醫生的幾次相會,都是因為酶的緣分。而自己的緣分在哪里,或許時間才能說明一切吧(圖8)。

(8)淀粉酶可以把葡萄糖變成果糖
1773年,一位意大利科學家叫斯帕蘭扎尼。為了研究消化的奧秘,他特意用金屬做了一個小巧的籠子,里面放上一塊肉,并將這個金屬的籠子放到鷹的胃里。之后再把它拿出來時,發現肉塊奇妙地消失了。他于是敏銳地意識到,在我們的消化系統當中,有一種東西,能夠讓肉迅速地消失掉,但這到底是什么,他說不清楚。后世的人給了他答案,那就是酸性的消化液,以及無處不在的酶。酶,本身并不參與反應,但是它會強烈地加速反應的過程。