酶與催化

催化劑(catalyst)

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想像你要把一塊大石頭推過山頭滾到另一邊。如果不去管它,石頭會一直安穩地待在山谷裡,哪怕另一邊更低、它'更願意'待在那邊。問題就出在中間這座山。催化劑就像一個幫手,在山裡挖了一條隧道:石頭最終還是到達同一個地方,但旅程變得輕鬆又快捷得多。而催化劑本身不會被消耗——它準備好幫助下一塊石頭,再下一塊。

更準確地說,催化劑是一種能加快化學反應、卻不會在反應中被消耗或永久改變的物質。它的做法是降低活化能——也就是起始分子在變成產物之前必須翻越的那道能量'山坡'。催化劑並不改變哪些反應可能發生,也不改變整體釋放多少能量;它只改變一個本來就會發生的反應實際進行的快慢。一個獨自進行需要幾百年的反應,可以被加快數百萬倍。

在活細胞裡,幾乎每一種催化劑都是一種特殊的蛋白質,叫做酵素(少數由RNA構成)。如果沒有催化劑,維持你生命的成千上萬個反應——消化食物、複製DNA、釋放能量——在體溫下都會進行得太慢,無法支撐生命。細胞不能簡單地升高溫度來加速,於是它依靠酵素。一個常見的誤解是催化劑'讓一個本來不可能發生的反應發生';事實上它只是加速一個本就在熱力學上被允許的反應。

過氧化氫自己也會慢慢分解成水和氧氣。加入一點過氧化氫酶(存在於肝臟和馬鈴薯中),它在幾秒內就劇烈冒泡——可反應過後這種酵素仍然原封不動地在那裡,準備再來一次。

催化劑加速反應,但自身在反應後完好無損。

催化劑改變反應的速度,絕不改變其方向或整體能量平衡——它無法讓一個'上坡'反應自行進行。

又稱
catalytic agent促进剂