生物为表现各种生命现象,必须获得能量和产生生物生长所需的新物质以为之。生物体藉由摄取养分,经过分解作用,产生能量;或经过合成作用产生所需的新物质(图2-5-1)。在生物体中,营养分子参与各种分解及合成反应,统称为代谢作用。
任何物质都具有或多或少的能量,当物质经由化学反应而改变时,再自然无外力的帮助下,需要耗费很长的时间才能完成,这种长时间反应的情形是不足以维持生物体的生命现象。因此,生物体发展出一套能快速产生能量及合成新物质的代谢路径,即每一个代谢反应路径都需要「酵素」帮忙,才能快速地进行完成。酵素是一种蛋白质组成的,具有加速反应的进行的催化作用;反应中且本身并不改变,故可重复参与催化反应的进行。由于每一种酵素分子都有其特殊的结构,因此,每一种酵素只能对特定的受质具有催化作用,故酵素催化的反应具有专一性。这种酵素对受质的专一性,很像是锁跟钥之间的关系(图2-5-2)。通常根据酵素对受质的专一性,来命名酵素,例如分解淀粉的酵素,称淀粉脢。
由于酵素是一种蛋白质,因此,凡能影响蛋白质的因素,同样会对酵素造成影响,例如温度和酸碱度都能影响酵素的作用。任何一种酵素都有其最适宜的作用温度范围,在此范围以内,酵素的催化活性随温度升高而增高,但是温度若高于或低于适宜的温度范围,酵素酵素的活性都会降低(活动3-3);若是温度太高时(约大于60-70℃),会将酵素结构破坏,此时就会完全丧失酵素活性,且永远无法恢复;相对地,温度太低,只会使酵素无活性,而此活性可因温度上升而恢复。此外每一种酵素亦各有它适宜作用的酸碱度,例如胃蛋白脢喜酸性,胰蛋白脢喜弱碱性,但大部分酵素都在中性溶液中作用最佳。