面包师在面包房烘焙新鲜面包。

酶在面团和成品中起着关键作用。

有没有想过,在500磅的面团中,几克脂肪酶、半纤维素酶或淀粉酶是如何对面包的特性产生如此大的影响的?更重要的是,用于延长面包新鲜度的淀粉酶在面包中只有几分钟的时间来改变淀粉在烤箱的糊化阶段。其影响是面包的口感更软,新鲜度更持久。

我们只能得出这样的结论必须以惊人的速度一次又一次地行动。为了想象发生了什么,让我们来看看细胞,每个生物体的组成部分。它们由数千种成分组成,酶是其中之一。现代的烘焙酶是从活细胞中获得的。

但到底发生了什么?比尔·布莱森在他那本引人入胜、通俗易懂的科学书籍中写道《万物简史》有一章是关于细胞的。细胞中的一些生命片段会让你领略到这个酶的奇妙世界。享受吧!

摘自《万物简史》中的酶一章

自然界的每一个细胞都是奇妙的。即使是最简单的东西也远远超出了人类的智慧极限。例如,要制造最基本的酵母细胞,你必须将波音777喷气式客机上相同数量的组件小型化,并将它们放入一个直径只有5微米的球体中;然后你就得设法说服那个领域去繁殖。

电池被比作许多东西,从“一个复杂的化学精炼厂”(由物理学家詹姆斯Trefil)到“一个广阔而拥挤的大都市”。

无论它们的大小和形状如何,几乎你所有的细胞都是按照基本相同的计划建造的:它们有一个外壳或膜,一个细胞核,其中包含维持你生命所必需的遗传信息,在两者之间有一个忙碌的空间,称为细胞质。

如果你能参观一个细胞,你不会喜欢的。如果把原子放大到豌豆般大小,一个细胞就会变成一个直径约半英里的球体,由一个被称为细胞骨架的大梁结构的复杂框架支撑着。在它里面,数以百万计的物体——有些有篮球那么大,有些有汽车那么大——像子弹一样呼啸而过。没有一个地方能让你站着不被每秒钟从各个方向成千上万次的打击和撕裂。

的蛋白质它们特别活泼,旋转,搏动,并以每秒十亿次的速度互相碰撞。一般来说,一个细胞包含大约20,000种不同的蛋白质。它本身就是一种蛋白质,到处都是,一秒钟能完成上千项任务。就像速度极快的工蚁一样,它们忙于建造和重建分子,从这个分子上撕下一块,再给那个分子上加一块。

酶-水溶酶(蛋白酶)的三维结构

水溶菌素(蛋白酶)的三维结构

分子世界必定完全超出我们的想象,因为它的事物发生的速度令人难以置信。但如果把速度放慢,达到可以观察到相互作用的速度,事情就不会那么令人不安了。

每个细胞中至少有1亿个蛋白质分子。这样一个惊人的数字让我们对我们体内的生物化学活动有了一些了解。

也许最值得注意的是,这一切都只是随机疯狂的行动,一连串无穷无尽的遭遇,仅仅是由吸引和排斥的基本规则指导的。显然,细胞的任何行为背后都没有思想的存在。这一切都在顺利地、反复地、可靠地发生着,我们甚至很少意识到这一点,但不知何故,这一切不仅在细胞内产生了秩序,而且在整个生物体中产生了一种完美的和谐。以我们刚刚开始理解的方式,数以万亿计的反射性化学反应聚集在一起,形成了一个移动的、有思想的、有决策的你——或者,到最后,一个不那么善于思考但仍然非常有条理的屎壳郎。别忘了,每一个生物都是原子工程的奇迹。