酶：生物化學反應的催化劑

金　城

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酶：生物化學反應的催化劑

金城

在生命體內，每天要發生大量的化學反應，將攝取的營養物質降解、轉化為生命能吸收利用的小分子化合物，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等，同時在生命體內還存在大量的化學反應將所吸收的小分子化合物合成為自身的多糖、蛋白質等大分子化合物。這些化學反應都是在生命體內的溫和條件下進行的；另一方面，生命所需要的物質(如食物)在自然環境中又都是穩定的物質，這些物質的降解與轉化的化學反應不會自然發生或非常緩慢，那么在生命體中，這些化學反應是如何發生的呢？催化這些化學反應的神奇物質就是“酶”。

酶是具有催化功能的生物大分子，即生物催化劑。幾乎所有的細胞活動進程都需要酶的參與，與化學催化劑相似，酶能夠加快反應速率；但與化學催化劑不同的是，酶具有高度的專一性，只催化特定的反應。大多數的酶可以將反應速率提高上百萬倍；同時，酶作為催化劑，本身在反應過程中并不被消耗，也不影響反應的化學平衡。

哺乳動物的細胞就含有幾千種酶。它們或是溶解于細胞質中，或是與各種膜結構結合在一起，這些酶統稱胞內酶；另外，還有一些在細胞內合成后再分泌至細胞外的酶叫胞外酶。酶的催化能力(稱為酶活性)可受多種因素的調節控制，從而使生物體能適應外界條件的變化，維持生命活動。

一般來說，動物體內的酶最適溫度在35～40 ℃之間，植物體內的酶最適溫度在40～50 ℃之間；微生物(如古菌、細菌和真菌)的酶最適溫度差別較大，尤其一些古菌的酶最適溫度可高達80～90 ℃。

人體內的酶約有3 000種以上，負責催化人體內的各種新陳代謝相關的化學反應，如米飯在口腔內咀嚼時產生甜味，就是由于淀粉在唾液淀粉酶的作用下，水解成麥芽糖的緣故；人體內的胃蛋白酶、胰蛋白酶等多種水解酶可將食物中的蛋白質水解成氨基酸，然后再在其它酶的作用下，重新結合成人體所需的各種蛋白質。可以這樣說，沒有酶就沒有生物的新陳代謝。

正常人體內酶活性較穩定，但當人體某些器官和組織受損或發生疾病后，某些酶會被釋放入血、尿或體液內，如急性胰腺炎時，血清和尿中淀粉酶活性顯著升高；肝炎和其它原因肝臟受損，肝細胞壞死或通透性增強，大量轉氨酶釋放入血，使血清轉氨酶升高；心肌梗塞時，血清乳酸脫氫酶和磷酸肌酸激酶明顯升高。因此，借助血、尿或體液內酶的活性測定，可以了解或判定某些疾病的發生和發展。近年來，酶在臨床上的應用越來越普遍，如纖溶酶、鏈激酶、尿激酶等可應用于血栓性靜脈炎、心肌梗塞、肺梗塞以及彌漫性血管內凝血等病的治療中，以溶解血塊，防止血栓的形成等。

酶也在工業和食品生產中被廣泛應用，如釀酒工業中使用的酵母菌，就是利用酵母所產生的酶將淀粉等通過水解、氧化等過程轉化為酒精；醬油、食醋的生產也是利用微生物產生的酶來完成的。總之，地球生命經過幾十億年的進化，進化出了多種不同的酶，不僅是地球生命得以生存所必需的生物催化劑，而且隨著科學水平的提高，酶的應用將具有更為廣闊的前景。