列俄牟爾取一個金屬管,金屬管內放上碎肉,兩端開口處用金屬絲網封住,他讓鷹吞下金屬管,經過一些時間,再把金屬管取出。結果,發現管內充滿了澄澈的液體,而碎肉卻不見了。

列俄牟爾這樣解釋這個現象:金屬管阻止了胃對碎肉的直接研磨,隻有胃液可以進入金屬管中,所以是胃液消化了碎肉。因此,他認為胃液中一定存在一種能消化肉的物質,但還不知道這物質是什麼?

1824年,科學家斯普勞斯爾證明胃液中有酸。11年之後,德國科學家施旺從胃液中提取到一種粉末,它對肉有特別強的消化作用,但肯定不是酸。施旺稱它為胃蛋白酶。酶就這樣被發現了。後來又陸續發現能消化澱粉的澱粉酶以及其他多種酶。

生命活動為什麼離不開酶?

大自然中,幾乎到處可以見到生命的蹤跡。凡有生命的地方,必然會有生機勃勃的生命活動——消化、呼吸、運動、生長、發育、繁殖等等。這些生命活動與酶的關係非常密切。酶是生物體內產生的一大類有催化作用的蛋白質。一切活細胞和生物體都有酶存在,生物體裏的新陳代謝等化學變化,都是在各種酶的作用下進行的。如吃進去的食物在腸道裏消化分解,被分解的物質被吸收後在各個組織細胞裏進行的複雜的變化,表現出各種生命現象,都是在酶的作用下進行的。植物的種子發芽、開花、結果及光合作用,微生物的分裂、發酵等,都離不開酶。世上如果沒有酶,新陳代謝就不能進行,生命活動也就停止了。

生物體裏酶的種類很多,各有不同的功能,而且有高度的專一性,即一種酶隻能對某一底物起作用,產生一定的產物。

酶的催化能力很強,一個酶分子在一分鍾內就能催化成千上萬甚至幾百萬個底物分子的轉化,勝過普通催化劑千萬倍。在催化過程中,酶隻是起催化作用,本身並不起變化,在化學反應完成以後,酶分子又被釋放出來,重新催化另一分子底物,因而可以連續不斷地起催化作用。

迄今已知的酶大約有300多種,不少已能人工合成,約200種已被製成了結晶。各種酶製劑廣泛應用在醫學、工農業上,為生產活動提供了方便。

酶有什麼特點?

酶是催化劑,而且是特殊的具有催化功能的蛋白質。那麼什麼是催化劑?著名的化學家奧斯瓦爾德下了這樣一個定義:催化劑是一種能夠影響化學反應速度,但不在反應產物中出現的因素。根據這個定義,催化劑首先能加快化學反應速度;其次,不改變反應的物質;第三,催化劑在反應前和反應後不發生變化。由於酶完全符合以上特征,因此,酶是催化劑。

酶最顯著的特點是什麼呢?

首先,酶有極高的催化作用,是普通催化劑所無法比擬的。酶可以把生物體內的生化反應速度提高到1億至100億倍。

例如澱粉水解可形成單糖,這在理論上完全可行。可是澱粉放在水裏,如無任何微生物參與,澱粉不會變成單糖。如果加入一丁點澱粉酶,反應速度加快,很快就可以嚐到甜味了。

第二,酶有專一性。一種酶隻能催化一種或一類生化反應,就像一把鑰匙開一把鎖一樣。

第三,酶對高溫十分敏感。生物體內的生化反應都在常溫、常壓下進行,酶才不會失效。如果將酶加熱,酶就會變性,失去活性。

總之,酶的應用取決於這些特點,在高溫高壓條件下應用酶是不會成功的。因此,需要選擇和創造一個適合的環境條件,對酶取長避短,充分發揮它的作用。

為什麼說酶是蛋白質?

生物學家在進一步研究酶以及它的特性時,觀察到這樣一種極為有趣的現象:不管反應物是否預先經過加熱處理,在冷卻後都能被酶催化;但反過來情況就不同了,先加熱處理酶,冷卻後再加入到反應物中去,它就沒有催化能力了。

原來這是酶的一個重要特性,即對熱特別敏感,極容易受熱而失活。在研究蛋白質時,科學家早就知道有一類蛋白質對熱也十分敏感,因此聯想到酶很可能也是一種蛋白質。這種猜想後來被證實。蛋白質和酶極為相似,凡是能使蛋白質分解破壞的一切外部條件,也能同樣使酶的催化能力喪失。同時,還發現酶和許多蛋白質的物理化學性質也十分相似,但當時還不能確定酶就是一種有催化能力的蛋白質。

諾貝爾獎獲得者德國化學家威爾斯塔特提出酶不是蛋白質的觀點。他采用提純酶的方法,使酶達到了前所未有的純度,同時又製備了酶的高濃度溶液,對其檢測,沒有測出蛋白質。他因此認定,酶不是蛋白質。