酵素是什麼?4種特性帶你輕鬆搞懂!—生化檔案001

你知道為什麼單吃白米飯會覺得白米飯甜甜的嗎?🍙

我知道!因為我們的口水中含有澱粉酶

沒錯!酵素對我們是不可或缺的存在,但是卻深藏許多不為人知的秘密,今天我們不說時事,而是要用 4 個特性讓你輕鬆搞懂酵素是什麼

你還在等什麼呢?快來一探究竟吧!

酵素的定義(Definition of enzymes)


酵素在生活中處處可見:

像是媽媽煮飯時,常用木瓜酵素來嫩化牛肉,讓牛肉吃起來更順口。

還有還有,台灣的水果之王鳳梨近幾年憑藉著鳳梨酵素中的水解蛋白酶而成為治療燒燙傷的新型清創藥物。

但是我們口中說的這些神奇「酵素」,實際上到底是什麼呢?

鳳梨酵素中的水解蛋白酶具有治療燒燙傷的功效,目前已成為新型燒燙傷清創藥物
鳳梨酵素中的水解蛋白酶具有治療燒燙傷的功效,目前已成為新型燒燙傷清創藥物

讓我們從酵素的定義來認識它:

  • 酵素,又稱為「酶」
  • 是存在生物體內的生物催化劑,每一個代謝的生化反應都需要一個酵素
  • 酵素的命名結尾都有 ase,例如:蛋白酶(protease)、脂解酶(Lipase)、酪胺酸酶(tyrosinase)。

酵素的特性(Properties of enzymes


酵素其實有 4 個共同的特性,這些特性都與酵素幫助身體維持特定的機能運作有關。

而這四個特性分別是:

  1. 酵素都是蛋白質
  2. 容易受到酸鹼值(pH值)及溫度影響
  3. 具有催化作用加快反應
  4. 對受質有高度專一性

那麼我們就來一一說明,帶你快速認識吧!

一、酵素都是蛋白質

大多數都是透過多肽鏈摺疊成三級結構的「球狀蛋白質

我們可以透過許多科學家對酵素結構的研究發現下面這種圖形,這就是生活中酵素的真面目,很特別吧!

(當然第一次看到這東西你可能會覺得很可怕啦🤣)

大多數的酵素是透過多肽鏈摺疊成3級結構的球狀蛋白
大多數的酵素是透過多肽鏈摺疊成3級結構的球狀蛋白

二、容易受到酸鹼值(pH值)及溫度影響

酵素跟我們一樣,太高溫會覺得燙所以沒辦法好好工作,太酸會無法好好生長。

(就好比每天逼你喝下一大杯的檸檬汁,你會覺得難受不喜歡對吧?😖)

所以,大部分的酵素都有特定的作用範圍,通常實驗用或是購買的酵素廠商都會標示出該酵素最佳的作用條件(包含pH值、溫度等)

舉例來說:下面這兩張圖是蛋白酶的活性範圍,我們可以透過左邊及右邊的圖分別來判斷,酸鹼值在pH值7,還有溫度在 55 ℃的條件下,這個蛋白酶有最佳的活性狀態,太高或是太低的pH值及溫度都會影響到催化的作用效果

蛋白酶最佳的反應pH值及溫度,資料來源:Biosci Rep (2012) 32 (6): 609–618.

三、具有催化作用:可以增加1010~1020的反應速度

我們常聽到酵素有一個美名,那就是「酵素是生物體內的催化劑」,那是什麼意思呢?

酵素具有催化作用,可以降低反應的活化能,使反應過程(反應途徑)縮短,利於反應進行

p.s.活化能: 一個反應發生所需要克服的能量障礙,如果活化能越高,表示反應越難進行。

我們可以從下面這張圖可以看到,紅色曲線是沒有酵素作用而藍色曲線是有酵素作用,我們發現有酵素作用的反應,產物會更快生成

酵素的作用可以加快化學反應的速度,圖片來源:維基百科

四、對受質有高度專一性

酵素其實非常的專情,它只會對有感覺的人產生反應,我們稱為「專一性」。

我們可以透過酵素的名稱知道酵素有專一性這件事:

像是蛋白酶為什麼會叫作蛋白酶?原因是這個酵素只會對蛋白質進行作用,將蛋白質分解成多肽鏈。

p.s.受質: 參與生化反應的物質,經過酵素的作用會形成產物。

酵素對受質有專一性,會針對特定的受質進行催化反應

大家來找碴—發現酵素在哪裡?實驗小教室


前面說完酵素的4個特性,你都了解了嗎?好像似懂非懂沒關係,讓我帶你做一個小實驗來看看酵素都在做些什麼吧!

首先,先來考考大家,碘液碰到什麼會變成藍色

答案是:「澱粉!」。今天就要來教大家做一個隨手可得的小實驗來證實我們的口水中含有酵素—澱粉酶

紙由樹所製成,而樹在光合作用的過程會以澱粉的形式儲存量,所以白紙中含有澱粉的成分

大家知道為什麼碘液碰到白紙會變成藍色嗎?這是因為白紙中含有澱粉的成分。

那為什麼白紙會含有澱粉呢?🤨

因為紙的原料是樹,而樹會行光合作用,過程中會形成澱粉

植物就會以澱粉的型式來儲存能量,這就是為什麼白紙含有澱粉的原因啦。

你準備好材料了嗎?快來做小實驗吧!🧪

泡過口水的濾紙可以讓原本與碘液作用的紙從藍色變回白色

咦?!為什麼把泡過口水的濾紙放在碘液沾滿的紙上,可以讓紙從藍色變回白色呢?🙄

我想大家都猜到了呢!

因為口水中富含澱粉酶,它可以分解白紙中所含的澱粉,讓原本與碘液作用的澱粉被分解,所以放上口水濾紙的那一區塊會從藍色變回白色。

這就是為什麼平常單純吃白飯,會覺得白飯甜甜的原因!因為白飯中的澱粉被口水中的澱粉酶分解產生麥芽糖,所以我們咀嚼久了之後會覺得白飯似乎真的甜甜的呢~🍙

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那我們下週見啦~

參考資料:

Yongmei Hu,.et,al.Biosci Rep (2012) 32 (6): 609–618.An archaeal protein evolutionarily conserved in prokaryotes is a zinc-dependent metalloprotease.

Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB)

生物化學 第七版