科学·技术·社会　酶为生活添姿彩优秀教案范文

酶的简介

酶(英文:Enzyme，源于希腊语:ενζυμον，"在酵里面")，指具有生物催化功能的高分子物质，

在酶的催化反应体系中，反应物分子被称为底物，底物通过酶的催化转化为另一种分子。几乎所有的细胞活动进程都需要酶的参与，以提高效率。与其他非生物催化剂相似，酶通过降低化学反应的活化能(用Ea或ΔG表示)来加快反应速率，大多数的酶可以将其催化的反应之速率提高上百万倍;事实上，酶是提供另一条活化能需求较低的途径，使更多反应粒子能拥有不少于活化能的动能，从而加快反应速率。酶作为催化剂，本身在反应过程中不被消耗，也不影响反应的化学平衡。酶有正催化作用也有负催化作用，不只是加快反应速率，也有减低反应速率。与其他非生物催化剂不同的是，酶具有高度的专一性，只催化特定的反应或产生特定的构型。

虽然酶大多是蛋白质，但少数具有生物催化功能的分子并非为蛋白质，有一些被称为核酶的RNA分子也具有催化功能。此外，通过人工合成所谓人工酶也具有与酶类似的催化活性，包括人工合成的DNA。

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。

酶的催化活性会受其他分子影响:抑制剂是可以降低酶活性的分子;激活剂则是可以增加酶活性的分子。有许多药物和毒药就是酶的抑制剂。酶的活性还可以被温度、化学环境(如pH值)、底物浓度以及电磁波(如微波)等许多因素所影响。

现代产业对酶的解释，肯定不是指酵母菌，而是指具有催化功能的蛋白质。酶作为天然催化剂，推动细胞内各种化学反应，对于生命体的存在有着至关重要的作用。从酶这个概念被提出来，到现在成熟的酶工业，大概经历了130-40年。酶的英文是Enzyme，希腊语的翻译是

“in yeast”

，意思是从酵母中来的。在1897年，科学家把酵母菌破壁处理后，得到的提取液有将葡萄糖转化成酒精和二氧化碳的功能，从那以后，人们开始认同并探索

“某些生物大分子可催化化学反应”

这一概念。

相比于传统化学催化，蛋白催化/酶催化的高效性、少废物等特点都是十分突出的，这也是过去40年，酶工业不断崛起的原因之一。现代生物技术的发展也是促进酶工业向前推动的重要动力，当代生物技术，如测序技术（Sequencing）、蛋白定向工程（Protein Engineering）、上游发酵（Fermentation）、下游工艺（Bioprocessing），无不助力于开发和生产更复杂更高效地酶产品。相信在不久的将来，酶工业只会不断扩大，并渗透到更多传统化学工业难以扩张的领域。

在上面这些酶应用的领域，最常见的应该是洗衣粉制造业。洗衣粉加酶的应用可以追溯到上世纪六十年代，人们发现酶可以在比较温和的温度上催化降解顽固污渍，酶作为蛋白还可以被自然降解，没有什么环境压力。现在的洗衣粉中加入的酶主要包括：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶。其中蛋白酶占了很大的比例，值得一提的是如今洗衣粉行业几乎所有的蛋白酶都是从芽孢杆菌属（Bacillus species）里发现的。说到这里，还不去看看你家的“雕牌洗衣粉”加的是什么酶~~~ 除了洗衣粉，酶在纺织工业上又有什么应用呢？最常见的应该是对羊毛面料的酶处理。早在上世纪八十年代，人们就开始用蛋白酶处理羊毛面料以防止缩水现象的发生。传统的羊毛面料都需要经过氯处理（chlorine-hercosett process）来防缩，但这个方法不环保，后期的酶处理就好很多。如下图所示，酶处理对面料防缩的影响。要说明的是，一次7A漂洗可以理解为普通洗衣机洗一次的力度和时长，一次5A漂洗相当于十次普通洗衣机洗羊毛制品的力度，7A和5A的漂洗温度均为40摄氏度。

在食品产业，最常见的酶应用应该是淀粉酶（amylase）和葡萄糖苷酶（amyloglucosidase）水解淀粉，水解后的淀粉会产生小分子单糖或多糖，给食物以甜味。除此以外，还有利用葡萄糖异构酶（glucose isomerase）来催化葡萄糖来生产果糖糖浆的例子。到2009年为止，已经有200种用于食物生产和加工的酶在食品产业广泛应用，其中57种酶是直接由GMO（Genetically modified microorganism=基因改造菌株）生产的。

酶，说到底大多是蛋白质而已，既然未来对酶的需求只多不少，可知未来对催化蛋白的开发和优化必不可少。那么什么是开发和优化呢？

假如你是一个工厂厂主，想要生产酶制剂，你肯定希望你的酶拥有生产成本低，产品稳定性高，酶催化效率高等等特点。但是自然界中发现的酶，大多是不具备这些特点的，那么，你要么去自然界寻找发现更符合生产要求的酶，或者是改造现有的酶以满足你的期望。这就是所谓的开发和优化。