什么是酶的结构和功能？

作者：杨超月

酶是一种蛋白质，它通过降低活化能水平来促进细胞代谢过程，从而催化生物分子之间的化学反应，一些酶将活化能降低到如此低的水平，以至于它们实际上逆转了细胞反应，但在所有情况下，酶都会促进反应而不会改变，就像燃料在使用时燃烧的方式一样。

酶是如何工作的？为了发生化学反应，分子必须在酶可以帮助产生的适当条件下发生碰撞。例如，在没有合适的酶存在的情况下，葡萄糖-6-磷酸中的葡萄糖分子和磷酸分子将保持结合，但是当你引入水解酶时，葡萄糖和磷酸盐分子就会分离。酶的典型分子量范围从大约一万到超过一百万。少数酶实际上不是蛋白质，而是由小的催化RNA分子组成，其他酶是包含多个单独蛋白质亚基的多蛋白质复合物。

虽然许多酶本身催化反应，但有些需要额外的称为“辅因子”的非蛋白质成分，它们可能是无机离子，如Fe2+、Mg2+、Mn2+或Zn2+，或者它们可能由有机或金属组成-称为“辅酶”的有机分子。

大多数酶根据它们催化的反应分为以下三个主要类别：氧化还原酶催化电子从一个分子到另一个分子的氧化反应，举一个例子，酒精脱氢酶，它将酒精转化为醛或酮。这种酶在分解酒精时降低了酒精的毒性，并且在发酵过程中也起着关键作用。转移酶催化官能团从一个分子转移到另一个分子。主要的例子包括转氨酶，它通过去除氨基来催化氨基酸降解。水解酶催化水解，其中单键在暴露于水时被分解。例如，葡萄糖-6-磷酸酶是一种水解酶，可从葡萄糖-6-磷酸中去除磷酸基团，留下葡萄糖和磷酸。

三种不太常见的酶如下：裂解酶通过水解和氧化以外的方式催化各种化学键的分解，通常形成新的双键或环状结构。丙酮酸脱羧酶是从丙酮酸中去除二氧化碳的裂解酶的一个例子。异构酶催化分子的结构变化，导致形状发生变化。举一个例子，磷酸核酮糖差向异构酶，它催化5-磷酸核酮糖和5-磷酸木酮糖的相互转化。连接酶催化连接，底物对的组合。例如，己糖激酶是一种连接酶，可催化葡萄糖和ATP与6-磷酸葡萄糖和ADP的相互转化。

酶影响日常生活，例如，洗衣粉中的酶有助于降解引起污渍的蛋白质，而脂肪酶有助于溶解脂肪渍。耐热和耐低温酶在极端温度下发挥作用，因此可用于需要高温的工业过程或在北极等恶劣条件下发生的生物修复。在食品工业中，酶将淀粉转化为糖，以便从甘蔗以外的来源制造甜味剂。在服装行业，酶可以减少棉花中的杂质，减少皮革鞣制过程中对潜在有害化学物质的需求。最后，塑料行业不断寻求使用酶开发可生物降解产品的方法。