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酵素(Enzyme)
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❒ 酵素的定義
酵素又稱為「酶」，是生物體內進行生化反應時最重要的「協助者」，可以「加快」生物體內的生化反應速率，也可以使原本不會反應的物質產生反應。生物體內的「酶(Enzyme)」與石油化學工業的「觸媒(Catalyst)」原理與功能相似，酶是指可以引發生物體內進行生化反應的物質；觸媒是指可以引發化學反應的固體，酶或觸媒所產生的反應稱為「催化反應」，主要的功能是提供一個會產生反應的固體表面，使原本不會產生的化學反應發生，也可以加快化學反應速率，而且反應前後酶或觸媒本身並不會改變。
❒ 酵素的命名
酶的中文命名與英文命名都很簡單，中文命名為「反應物中文名稱＋酶」，英文命名為「反應物英文名稱＋ase」，例如：澱粉酶(Amylase)可以將澱粉分解為醣，由於澱粉(Amylum)為反應物，所以這種酶的中文名稱為「澱粉酶」，英文名稱為「Amylase」。
❒ 酵素的組成
生物體內的酵素主要是由「蛋白質」組成，我們可以說：生物體內的酵素就是蛋白質，由於蛋白質內的胺基酸具有氫鍵，所以會扭曲形成三級結構，如＜圖一(a)＞所示，我們可以畫成如＜圖一(a)＞的平面圖來表示，圖中每一個圓形代表一個胺基酸，英文字母為胺基酸的一字符號，由圖中可以明顯看出在這個酵素(蛋白質)的上方有一個凹口，我們稱為「活性中心」，科學家們將這個平面圖再簡化成＜圖一(b)＞。
圖一 生物體內的酵素主要是由蛋白質組成。
❒ 酵素的反應原理
酵素的反應過程如＜圖二＞所示，包括下列三種物質：
➤酵素(Enzyme)：簡寫為「E」。
➤反應物：又稱為「基質(Substrate)」，簡寫為「S」。
➤生成物(Product)：簡寫為「P」。
酵素的反應流程是：反應物(基質)與酵素的活性中心結合，形成「酵素－基質」，如＜圖二(a)＞所示；接著反應物(基質)與酵素分開，反應物變成生成物，如＜圖二(b)＞所示，所以酵素主要的功能是提供一個會產生反應的固體表面(活性中心)，使反應物變成生成物，而且反應前後酵素本身並不會改變。
圖二 酵素的反應流程。
❒ 酵素的專一性
科學家發現酵素活性中心的立體結構和反應物的立體結構有密切的關係，酵素的專一性是指「一種酵素只會和一種反應物產生反應」，如果酵素的活性中心是圓形，則反應物恰好是圓形，這樣子反應物才能和酵素的活性中心結合產生反應，如＜圖三(a)＞所示；如果酵素的活性中心是方形，則反應物恰好是方形，這樣子反應物才能和酵素的活性中心結合產生反應，如＜圖三(b)＞所示。我們以澱粉酶與胃蛋白酶為例說明酵素的專一性：
➤澱粉酶：口水裡含有澱粉酶，能夠將澱粉分解成醣，科學家發現澱粉酶的活性中心是圓形，澱粉分子恰好是圓形，所以澱粉分子才能和澱粉酶的活性中心結合產生反應，分解成醣，如＜圖三(a)＞所示。
➤胃蛋白酶：胃液裡含有胃蛋白酶，能夠將蛋白質分解成胺基酸，科學家發現胃蛋白酶的活性中心是方形，蛋白質分子恰好是方形，所以蛋白質分子才能和胃蛋白酶的活性中心結合產生反應，分解成胺基酸，如＜圖三(b)＞所示。
換句話說，澱粉酶的活性中心(圓形)只會和澱粉分子(圓形)反應；胃蛋白酶的活性中心(方形)只會和蛋白質分子(方形)反應，澱粉酶沒辦法分解蛋白質；胃蛋白酶也沒辦法分解澱粉，一種酵素只會和一種反應物產生反應稱為「酵素的專一性」。
圖三 酵素的專一性。
【重要觀念】到底是什麼因素決定了酵素的專一性？
不同的胺基酸序列決定了氫鍵的位置；氫鍵的位置決定了蛋白質的三級結構；蛋白質的三級結構決定了活性中心的形狀；活性中心的形狀決定了這個蛋白質的功能。顯然胺基酸的序列(排列順序)是很重要的，問題是，誰決定了胺基酸的序列呢？好奇了嗎？趕快看下去吧！
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