酶：生物催化功能的高分子物质，提高细胞活动效率的关键

酶：生物催化功能的高分子物质，提高细胞活动效率的关键

酶是指具有生物催化功能的大分子物质。在酶的催化反应体系中，反应物分子称为底物，底物经过酶的催化作用转化成另一种分子。几乎所有的细胞活动过程都需要酶的参与以提高效率。与其他非生物催化剂类似，酶是通过降低化学反应的活化能来加快反应速度的。大多数酶可以使其催化的反应速度提高数百万倍；事实上，酶提供了另一种对活化能要求更低的途径，使更多的反应粒子具有不低于活化能的动能，从而加快反应速度。酶作为催化剂，在反应过程中本身不被消耗，不影响反应的化学平衡。酶既有正催化作用，也有负催化作用，既可以加快反应速度，也可以降低反应速度。与其他非生物催化剂不同，酶具有很强的专一性，只催化特定的反应或产生特定的构型。

虽然大多数酶都是蛋白质，但也有少数具有生物催化功能的分子不是蛋白质，一些称为核酶的RNA分子和一些DNA分子也具有催化功能，另外，人工合成的所谓人工酶也具有与酶相似的催化活性。有人认为，酶应定义为具有催化功能的生物大分子，即生物催化剂。

酶的催化活性会受到其他分子的影响：抑制剂是能降低酶活性的分子；激活剂是能增加酶活性的分子。许多药物和毒物都是酶的抑制剂。酶活性还会受到温度、化学环境（如pH）、底物浓度、电磁波（如微波）等多种因素的影响。

哺乳动物细胞中含有成千上万种酶。它们或溶解于细胞质中，或与各种膜结构相结合，或位于细胞内其他结构的特定位置（细胞的产物）。这些酶统称为细胞内酶；此外，还有一些酶是在细胞内合成，然后分泌到细胞外的——细胞外酶。酶催化化学反应的能力称为酶活性（或酶活性）。酶活性可受多种因素的调控，使生物体能适应外界条件的变化，维持生命活动。如果没有酶的参与，新陈代谢只能以极慢的速度进行，生命活动根本无法维持。例如，食物必须在酶的作用下降解成小分子，才能穿过肠壁，被组织吸收利用。胃中有胃蛋白酶，肠道中有胰腺分泌的胰蛋白酶、凝乳酶、脂肪酶和淀粉酶。 再比如，食物的氧化，是动物的能量来源，它的氧化过程也是在一系列酶的催化下完成的。

酶是生物催化剂，生物体内含有上百种酶，控制着新陈代谢、营养、能量转换等许多催化过程，与生命过程密切相关的大部分反应都是酶催化反应，但酶并不一定只在细胞内起催化作用。

人体内酶的数量庞大，结构复杂，种类繁多，迄今已发现的酶有3000余种（即多样性）。例如，在口中咀嚼米饭时，咀嚼时间越长，甜味越明显。这是因为米饭中的淀粉在口腔分泌的唾液淀粉酶作用下，水解成麦芽糖。因此，进食时多咀嚼，可使食物与唾液充分混合，有利于消化。此外，人体内还有胃蛋白酶、胰蛋白酶等多种水解酶。人体从食物中摄取的蛋白质，必须在胃蛋白酶等酶的作用下水解成氨基酸，然后在其他酶的作用下，选择出人体所需的20余种氨基酸，按一定的顺序重新组合成人体所需的各种蛋白质。在这个过程中，发生许多复杂的化学反应。 可以说，没有酶，就没有生物的新陈代谢，也就没有自然界丰富多彩、绚丽多彩的生物世界。

人体为何会缺乏酵素？

目前的问题，是现代人酵素缺乏现象普遍而严重，十个人当中就有六个人体内酵素不足，主要原因有三：

原因 1：生食

生食中含有人体所需的消化酶，但在高温烹调或加工、贮存、运输过程中，酶很容易失活。由于大多数人吃熟食，食物中原有的酶被破坏，人体天然的酶储备不得不被消耗。另外，有些水果中酶含量最高的部分是在人们不吃的果皮和茎部，以及未成熟的苦汁中，这也是造成人体酶缺乏的一个因素。

原因二：衰老

人一生中体内产生的酵素数量是有限的，随着年龄的增长，人体分泌的酵素数量就会不足，人体所摄入的营养物质不易消化吸收，通过摄入营养物质合成酵素的能力就会下降，从而加剧酵素缺乏的情况，形成体内酵素水平降低的恶性循环。

原因三：现代生活

随着工业的快速发展，汽车的大量增加，排出大量废气，造成环境污染；食品中农药残留、合成化学添加剂的滥用；生活节奏快，工作压力增大，看电视多、运动少，文明社会的弊端日益加重……以上种种，都会增加体内酵素的消耗，使体内天然的酵素无法保存下来。

酶在医学中的作用随着酶研究的深入，酶在医学中的重要性越来越受到重视，其应用也越来越广泛，下面从三个方面进行介绍。

1. 酶与某些疾病的关系

酶缺乏引起的疾病多为先天性或遗传性，如因酪氨酸羟化酶缺乏而引起的白化病，因6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏而引起的蚕豆病或对伯氨喹敏感的患者等。许多中毒性疾病几乎都是由于某种酶被抑制而引起的。如常用的有机磷农药中毒（如敌百虫、敌敌畏、1059和乐果等）就是因为它们与胆碱酯酶活性中心丝氨酸的必需基团上的一个-OH结合，使酶失去活性。胆碱酯酶能催化乙酰胆碱水解为胆碱和乙酸。 当胆碱酯酶受到抑制、失活时，乙酰胆碱的水解就受到抑制，导致乙酰胆碱蓄积，出现一系列中毒症状，如肌肉震颤、瞳孔收缩、出汗、心跳减慢等。某些金属离子引起人体中毒，是因为金属离子（如Hg2+）能与某些酶的活性中心的必需基团（如半胱氨酸的-SH）结合，使酶失去活性。

2. 酶在疾病诊断中的应用

正常人体内酶的活性是比较稳定的。当人体某些器官、组织受损或患病时，某些酶便释放到血液、尿液或体液中。例如急性胰腺炎时，血清和尿液中淀粉酶活性明显增高；肝炎等原因引起的肝损害、肝细胞坏死或通透性增加时，大量的转氨酶释放入血，引起血清转氨酶增高；心肌梗死时，血清乳酸脱氢酶、肌酸磷酸激酶明显增高；有机磷农药中毒时，胆碱酯酶活性受到抑制，血清胆碱酯酶活性降低；某些肝胆疾病，特别是胆管阻塞时，血清r-谷氨酰转移酶增高等等。因此，通过对血液、尿液或体液中酶活性的测定，可以了解或判断某些疾病的发生、发展情况。

3. 酶在临床治疗中的应用

近年来，酶疗法逐渐被人们认识和广泛重视，各种酶制剂在临床上应用也日趋广泛。如胰蛋白酶、糜蛋白酶等能催化蛋白质分解，在外科伤口扩大、化脓性伤口净化、胸腹部浆膜粘连治疗等方面均利用了这一原理。在血栓性静脉炎、心肌梗死、肺梗死、弥漫性血管内凝血等治疗中，可用纤溶酶、链激酶、尿激酶等溶解血栓，防止血栓形成。

据悉，目前市场上约有20%的人用药品和30%的农用药品含有卤素，因此卤化物在药物研发和生产中占有重要地位。传统的卤化物合成技术依赖于化学方法，往往需要高温高压以及氯气、次氯酸等有毒或刺激性试剂。另外化学方法往往伴有选择性低、副产物多、分离困难等缺点，因此在市场应用中存在技术难度大、价格昂贵、不稳定等因素，制约了相关产业的发展，同时也对环境造成了一定的污染。

为了解决这一难题，一家生物技术公司研发出一种新型卤化酶技术。该技术利用黄素依赖性卤化酶，以氯化钠为卤素源，在室温高选择性的水溶液中合成卤化物。合成条件温和，方法简便易行，不需添加有害试剂，过程环境友好，对推动绿色工程发展具有里程碑意义。该技术一经问世，即获得美国专利，成为世界首创！

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为了让新型卤化酶技术惠及更多行业，公司推出了生物卤化试剂盒、卤化中间体、卤化物定制化生物合成技术服务等一系列产品和服务，为科研、化工、制药等行业的发展提供经济、绿色、环保的新型合成技术。