中外勞動人民在遠古時代已經將含糖或含澱粉的食物釀造成酒和醋。牛吃進去的是草,擠出來的卻是富含蛋白質、脂肪的奶。人類也在把吃進的食物轉變成自身成長所需的物質。
可是,一旦離開生物細胞,想在試管或燒杯裏進行這些轉變,那就難了。
生物細胞何以具有這些化學反應的神奇能力?是什麼東西在生物細胞裏麵起著促進這些化學反應的奇特作用?
是生物催化劑——酶。
人們認識酶是從酵母開始的。酵母本是發酵之母的意思。它是含有酵母菌體的黃白色軟固體。早在1680年,荷蘭自然科學家、微生物學家列文虎克就用自己設計的顯微鏡觀察酵母細胞和細菌,但未能認識到它們是有生命的有機體。1857年,法國微生物學家、化學家巴斯德證明酵母是一種有生命的有機體,強調發酵的過程是活細胞的作用。
到1897年,德國化學家布希納將酵母細胞用沙子磨成粉,加水製成糊狀,放進布袋中擠壓出液體,確定這種液體產生醇發酵,並把它加熱到30℃—35℃,幹燥後活性也沒有破壞,稱它為“酶”,是“在酵母中”的意思。
這就證明發酵並不一定需要活細胞的作用,隻是活細胞中存在酶的作用。
在這期間裏,另一些酶也先後分離出來。例如1833年,法國化學家帕揚和佩索茲從麥芽中分離出澱粉糖酶;1867年德國生理學家屈內從胰液中分離出胰蛋白酶。
從此,酶是一種化學物質開始被人們認識。
英國生物化學家哈登在1911年證明酵母酶的活性在透析後失去。他利用透析的方法把酵母酶分離成大小兩種分子,小分子的活性在煮沸後仍然保留,而大分子的活性在煮沸後就失去,說明小分子對於酶的活性是必需的。他認為大分子是蛋白質,小分子是非蛋白質,並把小分子稱為“輔酶”。
之後,德國出生的瑞典生物化學家奧伊勒·歇爾平提純了哈登分離出來的輔酶,確定這種輔酶是糖和磷酸的特殊酯。他還解釋了輔酶的輔助作用是生物活性物質的助手。
奧伊勒·歇爾平和哈登因輔酶的研究共獲1929年諾貝爾化學獎。
直到1929年美國生物化學家薩姆納分離出結晶的分解尿素的尿素酶後,才給酶是一種物質、是一種蛋白質做出了肯定答複。
薩姆納17歲時在一次射擊事故中失去了左手臂,但他執意學習化學,進行化學實驗。1917年,他開始了分離純酶的工作,選擇了能把尿素催化分解成氨和二氧化碳的尿素酶。這種酶在大豆中大量存在。他先後用水、甘油、30%的乙醇作為溶劑溶解,均告失敗。經過9年時間,終於在1926年利用30%的丙酮作為溶劑,取得成功,獲得晶體物,具有很高的尿素活性,檢驗確定是蛋白質。
但是這違反了德國化學家威爾斯塔特的權威結論。威爾斯塔特在20世紀20年代製得了純淨的酵母轉化酶和其他幾種酶,認為酶本身不是蛋白質,而是一種低分子量的物質,吸附在非晶體的、沒有什麼結構的、如蛋白質類的膠體上。