酶：细胞内的生物催化剂，加速化学反应的秘密武器

酶：细胞内的生物催化剂，加速化学反应的秘密武器

现在，当你读这篇文章的时候，你的身体里正在发生数十亿种化学反应。虽然它们在你的细胞内以闪电般的速度进行，但如果这些反应发生在实验室的试管里而不是你的体内，它们的速度就会像蜗牛一样慢。我们的细胞有什么是试管里没有的呢？答案是“酶”！

什么是“酵素”？

酶是生物催化剂，其化学本质是一种起催化剂作用的蛋白质，可以加速细胞内特定化学反应的速度。酶无处不在，在很多地方都有，甚至在我们体内都有。

酶是从细菌、霉菌等生物体中提取出来的，能够在不消耗太多能量的情况下迅速增加化学变化的速度，并且反应完成后保持不变，从而可以反复使用。

酶作用条件

酶是生命的伟大推动者，它为各种生化反应的迅速发生创造了必要的条件。

1894 年，首次提出了酶作用的“锁和钥匙”模型。在这个模型中，酶的活性位点具有特定的形状，只有当底物存在时，它才能像锁和钥匙一样适合它。这个模型现在已经更新，被称为诱导契合模型。在这个模型中，活性位点在与底物相互作用时会改变形状。一旦底物完全锁定到位，酶催化过程就可以开始。如果温度过高或环境过酸或过碱，酶就会改变形状，从而改变活性位点的形状，使底物无法与其结合——酶就会变性。

酶是生命活动所必需的

在人体中，消化酶帮助人体将复杂的大分子分解成较小的分子，例如葡萄糖，这样人体就可以利用它们作为燃料，为我们提供持续的能量供应。例如，消化酶主要由胰腺、胃和小肠产生。但是你的唾液腺也会产生消化酶，当你咀嚼食物时，这些消化酶就会开始分解食物分子。还有 DNA 复制——我们身体里的每个细胞都含有 DNA，每次细胞分裂时，DNA 都需要复制。酶可以通过解开 DNA 线圈并复制信息来促进这一过程。

酶是天然的催化剂，在人体的日常运作中发挥着重要作用，驱动细胞内的各种化学反应，在生命的存在中发挥着巨大的作用。通过结合和改变化合物，它们对于消化系统、神经系统、肌肉和许多其他器官的正常运作至关重要。人体内有成千上万种酶，下面举几个例子：

酶与人体健康密切相关。您的身体会产生酶，但您也可以从水果、蔬菜和其他食物中获取酶，或将其作为补充剂服用。

酶无所不能

（姚荣权编著，酶在生产生活中的主要应用）

目前工业酶的商业化使用及其日益增多的新应用促进了资源的节约，例如原材料和水的消耗减少，并大大提高了能源效率，这对工业和环境都是有益的。换言之，酶产业的发展将继续对我们目前的生活质量的维持和改善产生巨大的帮助，也将为子孙后代的可持续发展提供条件。

酶在医学中的重要性

酶在医学上有许多用途，目前正在开发许多医疗方法以针对酶来对抗这种疾病；例如，与外部β-半乳糖残基共价连接的酶靶向肝细胞，而与目标特异性生物抗体共价连接的酶用于避免非特异性的副反应。

由于蛋白质通常对人体来说是外来物质，因此它们是可以引发免疫反应的物质，这会导致严重的副作用，尤其是持续使用时。在某些情况下，可以通过化学修饰蛋白质将其伪装成明显的非蛋白质侧分子来规避这一缺点。

天冬酰胺酶通过添加合成树脂乙二醇而改性，已被证实具有抗肿瘤作用，并且无免疫原性。显然，治疗性蛋白质制剂中完全不含毒物、热原和其他有害物质。这有效地鼓励了动物酶的使用。以下是其他用于医学的酶的例子。

帮助诊断疾病

当患者患有相关疾病时，肝脏、肾脏、骨骼肌、心脏等器官中的酶会渗入血液。测量血液中相应的蛋白质水平可以表明患者患有某种疾病。同样，通过聚合酶链反应 (PCR)，它们有助于在出生前诊断镰状细胞性贫血、亨廷顿氏病和地中海贫血等遗传疾病。这就是酶在医学中如此重要的原因。

毒品生产

固定化酶用于生产多种药物和抗生素。这可以通过酶将前药分子转化为药物或将起始物质转化为药物来实现。此外，类固醇药物是通过酶作用于植物类固醇而产生的。

有助于治疗疾病

分解体内的血栓：在某些疾病情况下，如低血压、头部或脊椎损伤，可能会形成血栓。这些血栓会阻塞血液流向目标器官。如果血栓位于大脑或心脏，则可能会危及生命，因为大脑或心脏需要持续的氧气和能量供应。分解血栓的唯一方法是溶解它们。通常使用一种叫做蛋白酶的酶来溶解血栓，从而清除血栓。

溶解硬化的血管壁：动脉粥样硬化发生时，血管壁会变硬变厚。如果不及时治疗，可能会导致心脏问题。在这种情况下，最好的解决办法是减少脂肪摄入量，同时溶解已经形成的增厚。丝氨酸蛋白酶等酶的效果很好。

减少肿胀并促进伤口愈合：对于伤口愈合，形成的肿胀可能会很痛，并且容易形成脓液。胰蛋白酶、糜蛋白酶和丝氨酸蛋白酶等酶可用于溶解肿胀。

酵素帮助代谢：年长患者消化能力较差，消化酵素分泌不足，导致肠胃无法有效消化食物，出现营养不良、便秘、腹胀等症状。为了帮助消化，饭后口服木瓜蛋白酶等酵素，可使消化更顺畅。

用于辅助药物输送的酶：一些药物必须渗透到更深的组织才能发挥更大的作用。因此，一些酶以肌肉注射的形式与药物一起使用，以帮助正确渗透组织。透明质酸酶就是这样一种酶。

国内酶制剂行业的发展：从引进到创新

我国酶制剂的发展始于1965年，当时我国第一家酶制剂厂——无锡酶制剂厂成立，生产出的BF-7658淀粉酶首先应用于淀粉加工和纺织退浆，这在国内尚属首次。

1990年，2709碱性蛋白酶开始应用于我国洗涤行业，随着这种颗粒酶的出现，酶洗衣粉开始在全国范围内流行起来。

随着酶制剂需求量的逐渐增大，我国各地开始建立起许多生产酶制剂的工厂，我国迅速形成了独具特色的酶制剂产业。从最初引进生产单一品种，到1995年无锡市酶制剂厂首次引进耐高温α-淀粉酶和高转化液体糖化酶，并应用“新型双酶法”在各个用酶行业推广，使该方法在全国迅速发展，为我国工业的崛起做出了巨大的贡献，我国酶制剂产业从无到有，迅速发展起来。

1998年，美国最大的酶制剂公司美的国际公司与中国最大的酶制剂公司无锡市酶制剂厂合资成立了“无锡生物工程有限公司”，将国际上新的复合酶源引入中国。

国外大型酶制剂公司纷纷在我国建厂、合资，引进先进设备、优良菌种、新型酶制剂，给我国酶制剂行业带来了机遇和挑战，带动了国内酶制剂行业的发展，使酶制剂进入了新阶段，技术应用也更加完善。

在药融云数据库中搜索“酶”会出现很多条目，进入21世纪后，我国酶制剂行业进入新阶段，开始向专用酶制剂、专用复合酶制剂发展，应用领域涵盖制糖、面粉加工、肉类、环保等多个领域。

国外酶制剂进入中国市场，引发了国内市场竞争态势，促使酶制剂产品质量稳步提升。同时，我国酶制剂技术不断进步，产品品种也相应增多，带动了行业的快速发展，使其逐步成为一个具有发展潜力的多元化产业，在我国占据着重大主导地位。

结论

“酶”是当今的热门话题之一。它推动了一个高度多元化的行业，该行业规模和复杂性不断增长。新的商业应用也有助于推动对工业酶的需求。不仅如此，该行业还不断产生新的创新产品以响应市场，其影响力在未来将越来越大。