生物為表現(xiàn)各種生命現(xiàn)象,必須獲得能量和產(chǎn)生生物生長所需的新物質(zhì)以為之。生物體藉由攝取養(yǎng)分,經(jīng)過分解作用,產(chǎn)生能量;或經(jīng)過合成作用產(chǎn)生所需的新物質(zhì)(圖2-5-1)。在生物體中,營養(yǎng)分子參與各種分解及合成反應(yīng),統(tǒng)稱為代謝作用。
任何物質(zhì)都具有或多或少的能量,當(dāng)物質(zhì)經(jīng)由化學(xué)??反應(yīng)而改變時(shí),再自然無外力的幫助下,需要耗費(fèi)很長的時(shí)間才能完成,這種長時(shí)間反應(yīng)的情形是不足以維持生物體的生命現(xiàn)象。因此,生物體發(fā)展出一套能快速產(chǎn)生能量及合成新物質(zhì)的代謝路徑,即每一個(gè)代謝反應(yīng)路徑都需要「酵素」幫忙,才能快速地進(jìn)行完成。酵素是一種蛋白質(zhì)組成的,具有加速反應(yīng)的進(jìn)行的催化作用;反應(yīng)中且本身并不改變,故可重復(fù)參與催化反應(yīng)的進(jìn)行。由于每一種酵素分子都有其特殊的結(jié)構(gòu),因此,每一種酵素只能對(duì)特定的受質(zhì)具有催化作用,故酵素催化的反應(yīng)具有專一性。這種酵素對(duì)受質(zhì)的專一性,很像是鎖跟鑰之間的關(guān)系(圖2-5-2)。通常根據(jù)酵素對(duì)受質(zhì)的專一性,來命名酵素,例如分解淀粉的酵素,稱淀粉脢。
由于酵素是一種蛋白質(zhì),因此,凡能影響蛋白質(zhì)的因素,同樣會(huì)對(duì)酵素造成影響,例如溫度和酸堿度都能影響酵素的作用。任何一種酵素都有其最適宜的作用溫度范圍,在此范圍以內(nèi),酵素的催化活性隨溫度升高而增高,但是溫度若高于或低于適宜的溫度范圍,酵素酵素的活性都會(huì)降低(活動(dòng)3-3);若是溫度太高時(shí)(約大于60-70℃),會(huì)將酵素結(jié)構(gòu)破壞,此時(shí)就會(huì)完全喪失酵素活性,且永遠(yuǎn)無法恢復(fù);相對(duì)地,溫度太低,只會(huì)使酵素?zé)o活性,而此活性可因溫度上升而恢復(fù)。此外每一種酵素亦各有它適宜作用的酸堿度,例如胃蛋白脢喜酸性,胰蛋白脢喜弱堿性,但大部分酵素都在中性溶液中作用最佳。