要了解生物催化剂与密码锁，我们先来看一堂有趣的实验课。
在宽敞明亮的教室里，一堂生动有趣的化学课正在热烈的气氛中进行着。老师先拿了一个烧杯，然后在烧杯里倒进了一些无色透明的液体——双氧水。这双氧水看上去与普通的水可真没有什么区别，而且还能通过化学反应变成普通的水，并释放出氧气：2H2O2H2O＋O2↑不过，在通常的情况下，也不能像开水那样气泡会喷涌而出，因为，这时反应进行得很慢很慢，以至于看起来就跟完全不反应一样。老师先让学生们仔细看了看平静的烧杯，然后从另一个小瓶里取了点黑色的粉末样固体物质，告诉学生们仔细观察，然后，他轻轻地把那点儿黑色粉末倒进了双氧水中。立即，像魔术一样，那杯水立刻“沸腾”了起来，大量的气泡争先恐后地冲破液体的重围，飞快地逃逸向周围的空间；而老师手中刚吹熄的带点儿火星的火柴棍，竟也奇妙地自动燃烧起来。看来，气泡真是氧气；那么，刚才还一点也没有动静的双氧水，怎么突然又剧烈地反应起来了呢？
原来，作怪的正是老师加进去的那点毫不起眼的黑色粉末，那是二氧化锰（MnO2），它能加快双氧水的分解反应，使一般情况下慢得难以觉察到的反应突然显得如此迅猛，而且它本身在反应后还跟加进去时一模一样！它所起的加快反应的作用，我们知道正是被称为催化作用，而像它这样具有能加快反应而自身又不发生变化的特性的物质，我们称之为催化剂。好的催化剂，一般都能上百上千倍地加快反应的速度，让我们看起来，好像本来难以进行的反应变得又容易又猛烈了；在双氧水的分解反应中，二氧化锰正是这样的一种好催化剂，它神奇的催化作用，也与“沸腾”的双氧水一起深深地印入了我们的头脑中。
不过，当你因为擦破了手背而进入医务室时，你也许没想到又一个神奇的场面在等待着你。你肯定会奇怪大夫会拿出一个带“双氧水”标签的棕色瓶来，从里面蘸了些像水一样的液体涂在你的伤口上。当你还没来得及向大夫说出你心中的疑问时，伤口上的现象一定会把你“震”住了；白色的泡沫，仿佛从天而降，还不到眨眼的功夫，已经完全盖住了伤口，甚至溢满了整个手臂！这是怎么回事呢？
原来，这还是双氧水的分解反应。大夫利用的就是从双氧水中分解出来的氧，它们还是单个的原子没聚成氧分子，这时氧有杀菌作用。不过这里大夫可没有加二氧化锰来作催化剂，而是你的身体细胞里的一种奇妙的物质——过氧化氢酶，在这里起了催化作用，而且比二氧化锰还要有效得多，难怪你根本来不及分辨清楚气泡是怎样一涌而出的了。
在人体以及其他众多生命体内，时时刻刻都在进行着各种不同的化学反应：氧化、还原、转移、水解、裂合、异构化以及合成等等，反应过程相当复杂，我们的机体是一个日理万机的化学反应工厂，因为在每一天里，我们必须把吃进来的复杂的食物一一消化，吸收进入循环系统送到各种组织细胞里后，还得将小分子的简单营养成分合成为我们自己的东西；例如把氨基酸合成为蛋白质，把葡萄糖合成为糖元等等。在进行这些同化作用的同时，我们还得进行异化作用；例如把糖类进行氧化分解，来供给生命活动以充足的能量；把蛋白质分解，再把氨基酸等代谢物最终氧化分解并排出体外。这一系列活动，都是通过化学反应来完成，可见生命体的一天里完成的化学反应的数量有多么巨大，反应的速度有多么的迅速！值得注意的是，这些复杂、快速的化学反应都是在极其普通极其温和的条件下进行的，温度是体温，压力是常压，酸碱性也很温和，完全不似一般化工厂里那种高温高压强酸或强碱的苛刻条件，由此看来，体内这些反应所用的催化剂，也是完全有别于一般工业用的催化剂，而必定是一种特异的高效催化剂了。
的确，体内有着这么一些高效催化剂，那便是像过氧化氢酶这样的一类特殊蛋白质——酶。酶是一种催化本领极强的生物催化剂，它不仅有着极高的催化效率，比如酶催化反应比非催化反应快108～1020倍，比一般催化反应高107～1013倍，而且酶的作用具有高度的专一性。像过氧化氢酶这种酶，就只专一性地催化过氧化氢（即俗称的双氧水）的水解反应，只以过氧化氢这种物质作为它的专一性底物。正是这种高度专一性这生物催化剂的特性，使得体内的无数化学反应，在它们各自的专一性作用酶的催化下，迅速而有条不紊地进行着。
其实，人类在很久很久以前，便对酶有了一定的认识。我国在几千年前，已经懂得了制作发酵的饮料和食品，夏禹时代，就已经懂得酿酒，周代已经能制作怡糖和酱食，古埃及人在用面粉调制面团烤饼的过程中，偶尔有次来不及将和好的面团烤成饼，结果发现面团在阳光下胀大了许多，而且用这样的面团烤成的饼不仅松软可口，而且还散发出诱人的酒香，从而也认识到了发酵的现象，并对此在日常生活中加以了广泛的应用。
那么，发酵是怎么回事呢？原来，像面团这些东西里，有许许多多的微小的、肉眼根本看不见的微生物——酵母菌，它们从空气中进入面团，在暖洋洋的阳光下迅速繁殖，而且还分泌出一种特殊的物质，将面团中的一些淀粉转变为酒精，还散发出二氧化碳，在面团中形成一个个小气泡，面团也就松软而且有酒的清香了。1857年，微生物学家巴斯德对这个发酵的生物学过程进行了详细的阐述，李比希等科学家更指出酵母菌所分泌的特殊物质正是生物催化剂——酶，后人还根据这些酶对热及其他现象上与蛋白质变性现象的相似性，指出酶正是一种具有特殊功能的蛋白质。1926年，美国化学家萨姆纳从刀豆的种子里分离出了一种结晶体，它能像已知的脲酶一样快速地将尿素分解为二氧化碳和氨，进一步的分析出现它正是脲酶，并通过一系列实验证明了酶就是一类特殊蛋白质，为揭开生命现象的奥秘作出了杰出贡献。由此，他获得了1946年的诺贝尔化学奖。
现代的生物化学家们，不仅对体内复杂的化学反应所依赖的各种酶的奇异的催化功能有着详细而全面的认识，而且，在结构化学家和先进的衍射仪的帮助下，已经阐明了多种具有重要生理功能的酶的化学组成和结构，从而也在酶的催化作用机理方面取得了相当引人注目的成果。
一把钥匙开一把锁，人们常常借用这句俗语来形象地说明某两种事物之间的专一性关系。一种酶，在生命活动中一般只对一种化学反应起催化作用，像唾液淀粉酶只能催化淀粉分解为麦芽糖的反应，脂肪酶只能催化脂肪分解为甘油和脂肪酶的反应，于是人们便形象地指出：化学反应是一把锁，酶是一把钥匙，只要锁与钥匙是天生注定的一对，锁便迅速地开启；但若不配对，像淀粉酶对脂肪，那便休想叫锁自动开启。
其实，科学家们在研究中发现，每一种酶的三维立体结构都极为特殊，表面上都留有特殊形状的空隙，它们才真正是一只只密码锁。体内的化学物质要发生反应时，只有具备一定的特殊的尺寸的形状，恰好能伸进特定酶的空隙并密切咬合，这种物质才是这个密码锁的配对的“钥匙”，只有它才能开启这个密码锁，从而引起一系列生理反应，酶便开始对这种物质的反应进行高效率的催化。
酶这种高效生物催化剂的特殊的专一性，对生命活动的正常进行有着极其重要的影响。人体内的化学反应是不会缺少的，不过，酶既然是一种蛋白质，那么若是基因在指挥这种蛋白质的合成时不慎失误，导致酶的缺失，那么岂不是某种化学反应之锁没有了配对的钥匙，那岂不是很麻烦了吗？
不错。医学上有一种病叫“白化病”，病人从毛发到皮肤全是白色的，这便是因为体内缺少了一种酶——酪氨酸酶。没有这种酶，有关化学反应便无法进行，细胞就无法通过化学反应来合成人体所需的黑色素，于是头发、汗毛、皮肤便变成白色的了。这种酶的缺乏，正是因为病人从他们的父母那里继承来的遗传物质DNA中，不慎缺失了负责指挥酪氨酸酶的合成的蓝图——相应的基因片段，人体就无法制造酪氨酸酶，某些化学反应也就无法进行，于是特定的症状便表现出来了。这种因为遗传物质DNA的改变而造成的疾病称为遗传病，是一大类无法用普通的药物来治疗的。到现在为止，人类已发现了大约1000多种遗传病，大部分便是因为特定的蛋白质的合成功能失去，因而症状往往同有关酶的缺失有关。不过，随着遗传工程的发展，人们也许在不久的将来，能够对遗传物质DNA进行修补，当人体内缺少某种酶时，便可以给人体细胞补上一份相关的基因蓝图，丢失的钥匙便可以重新制造出来，遗传病也就不再会永远流传后代了。
酶的化学结构，酶在生命活动过程中的作用机制都是极为复杂的。由于这种生物催化剂和密码锁在生命活动中神奇的功能和不可缺少的必要性，科学家们已经对它们进行了极为深入的研究。相信随着科技手段的进一步发展，酶的研究水平也将发生新的飞跃，它在生命活动中尚未发掘的奥秘，也将很快完全展示世人们的面前。到那时，生命的复杂现象将再一次为人类的认识所征服；人类也将有更加强有力的手段，来更好地把握生命。