3 生物催化剂——酶
生物体的各种功能是通过体内一系列生物化学反应来实现的,这些过程都是由特殊的物质——酶(enzyme)催化完成的。酶是由生物活细胞产生,并具有催化功能的一类生物大分子。酶催化生物体内的新陈代谢,生命活动每时每刻都离不开酶的参与。
人类利用酶的历史可以追溯到几千年前,那时人们已经学会了利用酶来酿酒(夏朝)、制醋、制酱、制饴(周朝)。酶的系统研究始于19世纪中叶,法国著名科学家巴斯德(Louis Pasteur)认为发酵是酵母细胞生命活动的结果,细胞破裂则失去发酵作用;1833年Payen和Persoz分离得到了无细胞的粗酶制剂——淀粉糖化酶,并指出了它的催化特性和不稳定性;1878年Frederick W.Kühne开始使用“Enzyme”一词表示酶;1897年德国科学家Hans Büchner和Eduard Büchner兄弟俩用不含细胞的酵母提取液使糖发酵成乙醇,说明酶在细胞内外一样起作用,从而证明发酵过程并不需要完整的细胞,这一贡献打开了通向现代酶学与现代生物化学的大门;1926年美国化学家James Sumner第一次从刀豆中分离获得了结晶的脲酶,并证明了脲酶的蛋白质本质;后来John Northrop和Moses Kunitz得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶等更多酶的结晶,并由实验证明酶是蛋白质,逐渐对酶的化学本质、作用机理有了深入的认识;目前人们已经鉴定出了数万种酶,在医药、保健、食品、美容等领域得到广泛应用;1982年美国学者Sidney Altman和Thomas R.Cech在四膜虫rRNA前体的加工研究中,首先发现rRNA前体本身具有自催化作用,并提出了“核酶”的概念,改变了人们长期以来形成的“酶都是蛋白质”的观念,获得了1989年诺贝尔化学奖。酶学不仅是生物化学研究的重要分支,也是分子生物学的重要研究领域,酶学知识已经渗透、交叉在细胞生物学、微生物学、药理学、卫生学、分析检测技术等学科中,研究酶的结构、作用及其调控机制是酶化学研究的重要内容。
巴斯德