酶催化的奥秘何在

酶催化的奥秘何在

当你嘴里含一口饭，细细咀嚼，便会感到甜滋滋的味道，这是因为口水中含有一种淀粉酶，能把饭里的淀粉催化成麦芽糖，甜味就来自这里。其实，生物体内的新陈代谢是千万个化学变化的总和，而每一变化都需要不同的生物催化剂——酶来协助，才能顺利完成。

4000多年前，我国人民就知道用粮食酿酒；后来，春秋时代又懂得了将豆发酵做酱油，因此，可以这样说，我们祖先是利用酶来做各种食品的先驱。至于酶这个名字，还是19世纪德国化学家屈内取的，他把一类从生物体内分泌出来，具有特殊催化作用的物质称作酶。

那么，酶有哪些特殊的催化作用呢？

首先是特异性，就是说酶是十分认亲的。通常一种酶只对一种反应物质起催化作用，这好像一把钥匙开一把锁那样。例如，淀粉酶只能催化淀粉分解，而对有相同组成的纤维素却无能为力，脂肪酶、蛋白酶也只能分别对脂肪、蛋白质起分解作用。老虎、狮子等肉食动物只能吃肉而不能吃饭，就是因为在他们体内不存在淀粉酶的缘故。

其次是高效性。酶的催化，一般不需要高温、高压等条件，而且效率高得惊人，它的催化效率比工业催化剂要大几万倍，甚至几亿倍。例如，过氧化氢酶在0℃下，一分钟可使500万个过氧化氢分子分解，比无机化学上用铁作催化剂的速度要大100亿倍。

最后是敏感性。酶对外界条件很敏感，温度对它的催化效率影响很大，一般温度在0℃～40℃范围内，催化效率通常随温度的升高而随之增大；超过50℃催化效率就会降低；超过80℃，几乎所有的酶都会失去催化活性。同时，酸碱度对酶催化的影响也颇大，例如，胃蛋白酶在pH＝1.8时，催化能力最大，超过或者低于这个值，催化能力就会下降。有些金属盐或负离子也会促进或降低酶的催化作用，例如钙、钠等离子常会增强酶的催化效率，而汞、铅等离子则会使酶失去催化作用。人如果不吃盐，食欲就会减退，以至四肢无力，就是因为盐有提高淀粉酶催化效率之故。

那么，酶为什么有这些特殊催化作用呢？

这个问题很复杂，尚在研究中，提出的假说不下十多种，今择其一种，介绍于下。

由于酶都是蛋白质，它由很长很长的肽键组成，肽键骨架上还伸出许多枝键，组成十分复杂的立体结构。枝杈上带有不同的电荷，形成大小不一、电荷不同、形状各异的电子“陷阱”。一旦催化物质的电子或电子对能对上这些电子“陷阱”，那么它就很快落入“陷阱”，降低了活化能，使某一化学变化顺利地迅速进行。这样，就定性地解释了酶催化的特异性和高效性。由于酶本身是蛋白质又十分“娇嫩”，温度、紫外线、金属离子等外界条件，极易影响它的立体结构，使电子“陷阱”变样，从而失去催化能力，这就是酶具有敏感性的原因。

不过，上述解释还十分粗略。可以这么说，迄今还没有一种学说能完满地解释酶催化的特性。