生物酶

生物酶的作用

    生物酶是生物催化剂，该物质是从生物有机体中产生或提取的。催化剂是具有加速化学反应能力的物质，其自身在化学反应中不发生变化。

    通俗地说，催化剂是某些具有催化作用的特殊物质。酶作为催化剂家族中的一员，有其特殊的属性。每一种生物酶只会有选择地对一些化学反应起催化作用。生物酶相当于一把打开复杂化合物的一把钥匙，其重要性在于其特有的结构或是多维形状与基团某一部分相匹配。一旦这两部分相结合，在基团分子中特定化学键就象锁被打开一样发生改变。当该反应结束后，酶被释放出来与下一个基团重复反应，依次不断重复。

    许多化学反应在正常的温度条件下反应的速度非常缓慢以至于整个过程很难被查觉。例如：动物或植物将葡萄糖或其它糖类转换成可用能量这一过程。如果一个生物体想从糖中获取热量或其它形式的能量，那么糖必须是被氧化或新陈代谢。在生物体中，糖份的氧化必须满足一个条件，如：温度。躺在生物体正常体温下是无法快速氧化的。与生物有机体的酶相结合，这个反应就能在体温下很快进行。（如： 38 度左右）因此酶可能帮助有机体利用蕴含在糖和其他食物当中的能量。

    酶或生物催化剂在正常环境条件下，酶产生的催化作用会提高化学反应速度 1000-200 万倍。

    有机体中特有的营养成分是高分子化合物，或者说是一种难于消化的基质，而这种基质只有在遇到高温或强酸处理后才能释放或易于消化。而另一种方法，通过酶的参与可以在没有高温和强酸的外部条件促进这些高分子化合物的消化和释放。

    大多数的酶本身就是蛋白质。已知的超过 750 种酶都含有蛋白质。很多酶可能会含有另外的成份，不过那是为了维持它们自身的活性和机能。一些酶需要有钠、钙、铁以及铜等各种各样的金属元素来变得活跃，许多酶需要有机物及非金属成分的物质来保证它的稳定与活性。这些附加的成份被划分为非脘基酶和合成酶。大多数维他命都是合成酶，在有机体中它们是保证酶特有系统运行的必备成份。

    酶是从每一类有机活体中提取出来的，从学术或是医学的角度来看，这些生物催化剂大部分做出了很大的贡献，一些非常有用的酶在农业及工业领域应用了很多年。一些源于动植物的酶应用在农业领域，但最为广泛应用的还是源于微生物的酶。

    在人或动物的消化道里你可以找到许多易于消化和水解的酶，这种生物催化对于被吞咽下去的食物的全面消化是必不可少的。微生物体微小到相当于 1 英尺的万分之一，因为太小以至于不能有一套象动物一样的完善的消化系统，所以微生物必须预先在体外消化食物以便能够吸收被预消化食物的营养成分。

    为了预先消化体外的食物微生物通过其自身含有细胞壁膜在体外分泌出酶，然后进入到体内，因为这种超细胞酶只能在体外细胞壁产生，因此它们必须比较稳定而且有相对比较强的抵抗化学反应的能力，并且对温度的要求也比较高。为了得到这一结果，微生物也必须相应地产生大量的催化剂，这些都是在酶的工业应用和超细胞生物酶的耐用性中起到了作用。

    应该说，大多数工农业中十分重要的酶是指那些能促进消化的水溶性的有机分子，比如淀粉酶、纤维素酶、蛋白质酶。事实上，酶的作用是加速复杂分子的分解和退化成简单的分子物质。分解的过程就是上面提到的水解，能起到催化作用的酶叫做水解酶。

微生物酶是怎样产生的，又是怎样分类的呢？

    在特定的条件下，微生物细胞才会产生大量的活性酶，即微生物酶。在生成过程中，控制环境条件是很重要的，以使决大部分活性酶能完整保存下来。

    当微生物细胞生成活性酶后，它们会钝化，并和酶一起保留下来，以不同的方式，分几个阶段使酶净化。

    目前，还没有科学的名称来对用于制造酶的微生物体命名。但那些含酶物质中酶活性是能够保证的。

    为了最佳利用酶的催化功能，我们必须熟悉一些影响酶活性和稳定性的基本原则。因为酶是一种生物化合物，且由大量蛋白质组成，所以要受到外界环境的影响。以下原则对用于化学方面的大多数生物酶来说，都是适合的。

    环境的 PH 值对酶的活性和稳定性有显著的影响。最佳活性会因不同酶的 PH 值的变化而变化。在 PH 值变化时，不同酶的活性有差异。

    另一个主要因素是温度。因为酶是生物催化剂，至少部分地由蛋白质组成的，所以它们对温度的变化十分敏感。环境温度升高会使酶的活性成倍增强。当达到最佳温度时，温度在高就会引起酶的迅速退化，活性也就会降低。然而，不同种类的酶对温度的抵抗力和敏感程度有很大的差异。例如：从枯草菌素中提取的细菌酶对热的敏感度就比从米谷蛋白中提取的真菌酶低。一些由某类细菌发酵而来的淀粉酶甚至能在沸水中短暂保持稳定性，并在 70-80 摄氏度之间达到最佳活性。我们的实验室已经发现大约 85% 从地衣类物质和淀粉酶中提取的酶能在高温中保持活性，但米谷蛋白酶在此高温中就要失去大于 90% 的活性。当经发酵的、含酶的微生物体保持干燥时，这种物质就比湿的更能抵御外界环境温度的变化。事实上，大多数酶在标准状况下不大会出现稳定性问题。

    采用生物酶技术处理有机废物时，如何利用酶特性是十分重要的，包括它们怎样起作用，在什么条件下起作用，以及如何保持它们的活性等等。