书城科普解读自身的人体科学(科普知识大博览)
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第42章 酶的发现

在人体里,每时每刻都在进行着各种不同的化学反应。这些化学反应都相当复杂。并且进行的速度特别快。当我们每顿饭吃下去后,食物也很快就会被消化掉,这就是一系列化学反应的结果。人体里的化学反应为什么会进行得快些呢?一个重要的原因就是人体中包含有各种不同的催化剂——酶。

酶的催化作用,可以追溯到很久很久以前。人类早就会利用酵母使果汁和粮食转化成酒,人们把果汁和粮食变成酒的过程叫做发酵,酵母制品被称为酵素。后来人们发现,除了酵母以外,其他有机体内也存在着类似发酵过程的分解反应。例如,人和某些动物体的胃肠里就进行着这样的过程。从胃里分泌出来的胃液中,含有某种能加速食物分解的物质。1834年,德国科学家施旺把******加到胃液里,沉淀出一种白色粉末,把粉末里的汞化合物除去以后,再把剩下的粉末物质溶解,他就得到了一种消化液。但是,这种物质却并不是酵母菌分泌出来的,因为在胃液里找不到酵母菌。为了把这种物质与酵母菌分泌出来的酵素分开来,施旺把这种粉末叫做胃蛋白酶。与此同时,法国化学家又从麦芽提取物中发现了另外一种物质,它能使淀粉转变成糖,这就是淀粉糖化酶。

那么酶究竟是一种什么物质呢?在发现酶以后的几十年之中,科学家们一直没有将这个问题解决。科学家们曾想尽办法想从磨碎的酵母液中把酶单独分离出来,但是,谁也没能办到。因为酵母液的成分太复杂了。混在一起的物质很多,酶的含量又非常的少。但是,人们在实验中却发现,只要稍稍加热,酶就“死”了,这一点与蛋白质的特性十分相似,当时,便有人猜测:酶很可能就是蛋白质。

德国的一位化学权威——威尔斯塔特曾做了这样一个实验:在含有酶的液体中,把他自己认为是蛋白质的东西统统除掉,结果这种液体仍表现出酶的特性,这便说明剩下来的物质还是酶。既然液体中的蛋白质已经全部清除了,剩下来的酶就应该不会是蛋白质。最后他便断言:酶不是蛋白质,而是一种比较简单的化学物质。但究竟是什么物质,他却不愿意进一步做实验。因为威尔斯塔特是诺贝尔奖金获得者,因此在当时很多人都非常相信他。其实,威尔斯塔特的实验是有错误的,实验中他并没有把溶液中的蛋白质全部清除掉,留下来的酶恰恰就是蛋白质,而他根本就不相信酶也是一种蛋白质,因而他得出的结论是错误的。

1926年,美国有一个叫萨姆纳的人,当时在科学界还是一个“无名小卒”,他从刀豆的种子里分离出一种纯的结晶体,然后把这种结晶体放进入尿中去,这时人尿里的尿素便很快就分解成了二氧化碳和氨。萨姆纳发现,它所起的作用和当时已经知道的脲酶一样。经过进一步分析,证明这种结晶体就是脲酶。最后,萨姆纳证明了脲酶确实是一种蛋白质。他用实验结果否定了化学权威威尔斯塔特的实验结论,从而证明了酶就是蛋白质。他因此而获得了1946年的诺贝尔化学奖。

从萨姆纳证明脲酶就是蛋白质到现在,人们已经提取出来的酶已有一千多种。有趣的是,人体内的每一种酶一般只对一种化学反应起作用。例如,人胃肠中的蛋白酶能加速食物中的蛋白质分解成为氨基酸,而寄生在肠道中的蛔虫也含蛋白质,胃肠中的蛋白酶对蛔虫就丝毫不起作用。如果让蛔虫遇到从木瓜树果实中提炼出来的木瓜蛋白酶,蛔虫体内的蛋白质才会被它分解得支离破碎。

在人体内的一千多种酶中,大家比较熟悉的要数消化酶。人体每日三餐从食物中吃进去许多的蛋白质、脂肪和糖类,但实际上这些东西都不能直接成为建筑身体的原料。它们要一步一步地分解成小分子,这个过程叫水解。在食物水解的过程中,就需要酶参加催化,这种起催化水解作用的酶就是消化酶。