酶是什么东西？酶在细胞中起什么作用

图1 酶

正如本文题目所言，今天要提到的这个东西是酶。酶是蛋白质，生物体内发生的任何变化都离不开它。酶以其复杂的分子结构而具有多种功能，没有酶，从生命最初的DNA本身的创建开始，生物体的许多复杂的生命过程将不复存在。

——几种类型的酶——

上面的几种酶的类型是不是还是太抽象了？不要紧，我们做一个通俗的比喻：解旋酶——就是把缠绕在一起的两根链条分开；连接酶——就是把两个东西链接起来；转移酶——就是把一个零件从一台机器安到另一台机器上；裂解酶——就是把链接两个物体的棍子打断；异构酶——就是把一个东西转一个方向。

总之，关于酶的类型和作用我们为一句很好理解的话：生物体的一切生命活动其实都是一系列的化学反应，而这些化学反应的进行都是在这种被称之为酶的蛋白质的催化下完成的。因为生命活动的化学反应类型不同，所以以上的这些酶就像“一把钥匙开一把锁”一样，分别起到不同的作用。

通过以上的通俗比喻，是不是对酶有了一定的理解了？现在我们再回过头来定义：

酶是蛋白质吗？是的，就像大多数化学反应需要催化剂一样，酶是一组能够催化生物化学反应的蛋白质。反过来，并非所有蛋白质都具有酶的这种催化特性，例如，结构蛋白或转运蛋白。还有一种情况，即人们发现其他一些分子也具有加速化学反应的能力。但是请记住，只有具有催化生物化学反应的蛋白才被称为酶。    

顺带说一句，酶是氨基酸吗？不，酶不是氨基酸，氨基酸是相对简单的有机分子。

酶由蛋白质链组成，这些链又由不同的氨基酸形成。人体可以利用21种氨基酸来构建蛋白质，它们可以以多种方式组合。有些酶可以只由一种蛋白质组成，而另一些酶可以由多种蛋白质组成。

还有一些证据表明，RNA也可以像酶一样起作用，但大多数人坚定地认为酶是蛋白质而非其他。

酶可以在细胞内和细胞外找到。唾液中有抗菌酶和消化酶，胰腺产生的分泌物中有消化酶。在心脏或肝脏受到压力或损害的情况下，酶也可以在血液中找到。等等。

酶要起功能作用，组成的蛋白质就必须有复杂的空间结构，而不是仅仅一条简单的链。它们通常被折叠成复杂的形状，如图1。它们形成的形状是必不可少的，每种蛋白质都有一个特定的区域，可以参加与其他分子的反应。   

如果你在3D空间中观察一个完全形成的蛋白质酶，它将是由极性或非极性氨基酸组成的空心或裂隙状区域，这些氨基酸可以与最少数量的分子发生特异性相互作用。该区域被称为酶的活性位点。如下图：

图3 酶活性中心

1.酶具有催化作用

催化意味着酶可以显著加快反应速度。例如，如果您有一个含有两个可能相互反应的分子的溶液，则与通常的速率相比，添加酶可以将反应速度从108 倍加速到 1012 倍。

2. 酶具有高度特异性

每种类型的酶只对一种类型的反应或分子起作用。例如，乳糖酶会分解乳糖，不能与其他任何东西发生反应。

3. 酶形成胶体

胶体是凝胶状物质。例如，细胞的细胞质是由不同分子组成的胶体。由于这种特性，它们在化学上相对稳定，可以通过特殊方法（例如透析）进行分离。

4.酶很敏感

大多数酶对温度敏感。如果温度低于某个阈值，它们就无法工作，如果温度高于 42°C，它们就会被破坏失去活性。所以平常我们生病发烧发热不要掉以轻心，要用各种方法将体温降下来，不然后果严重。

对pH值敏感。细胞环境通常具有一定pH值，只有特定的酶才能起作用。

对抑制分子敏感。特定分子可以与蛋白质的活性位点相互作用，并阻止其支持化学反应。抑制剂就像浴缸里的软木塞，阻止水流出。

5.有些酶需要辅助因子

辅因子是非蛋白质分子，通常是基本的（例如锌）。没有它们，酶就无法参与反应。

酶执行其功能的能力取决于其活性位点，活性位点由氨基酸的残基形成，它可以与特定组成和形状的分子结合。这种作用模式称为锁和钥匙模型。

目前，还有另一种模型称为“诱导拟合模型”。根据这个想法，酶对正确分子（称为底物）的接近度做出反应，并塑造其活性位点，使底物完全适合其中。

活性位点可能具有一个或多个分子的“着陆点”。这样，酶可以将两个分子聚集在一起，以便它们可以相互反应。   

酶对我们的健康至关重要。例如，当消化酶系统出现故障时，我们可能会患上重病，因为我们无法从食物中摄取营养。由于其重要性，科学家对它的关注持续上升。尽管如此，我们对酶还有很多的未知领域，正吸引着更多的科学家的进一步研究。