本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
大多数化学反应在室温下进行得非常缓慢。这在大多数时候是好消息，否则环境的随机部分会定期爆炸，但对于需要反应发生的工业过程来说是坏消息。为了加速它们，使用了催化剂。催化剂是任何加速反应而不参与反应的物质，因此在反应结束时，您拥有的催化剂量与开始时相同。
工业催化剂通常是金属，因为大多数金属都具有大量电子，这些电子对于它们需要多靠近中心原子有点漫不经心。这使得金属可以使用这些电子来帮助反应，然后在反应结束后将其收回。例如，用于制造氨的铁基催化剂（哈伯-博世法）和用于制造饱和脂肪的镍催化剂。
生物催化剂的工作原理非常不同。生物催化剂不是具有快速移动电子的金属，而是称为酶的大型复杂分子，其中包含供反应物嵌入的特定口袋。一旦它们被困在酶内部，酶就会帮助反应，或者通过与反应物形成临时键以帮助它们结合在一起，或者只是将它们保持得足够靠近以实际反应并形成产物。
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大多数酶存在于有机生命体内部，这意味着它们不需要高温即可发挥作用，而金属催化剂往往需要一点能量才能启动。事实上，如果加热到远高于其最佳温度（大多数酶约为 40 度，尽管某些细菌酶可以在 100 度下工作），酶会变性或分解。在某些情况下，例如在生物洗衣粉中，这可能是一个巨大的好处，因为这意味着反应所需的能量更少，并且衣服可以在较低的温度下洗涤。然而，在某些工业过程中，需要高温来提高反应速率，因此将所有物质冷却到 40 度是不切实际的。
关于酶的另一个重点是，与金属催化剂不同，它们具有令人难以置信的特异性。由于反应物嵌入酶内部的口袋中，因此每种酶只能容纳它要催化的分子。而且由于酶是大型复杂分子，因此简单地设计它们以适应您需要的反应物并不容易。同样，这对于生物洗衣粉来说很好，因为有大量的酶已经进化出来分解蛋渍、血渍，并在毛衣上形成奇怪的小球。对于化学过程来说，这可能会更困难——没有多少生物体进化出来去除汽油中的有毒气体或合成二氧化硫。
目前正在进行一些工作，旨在为特定目的设计酶，以期增加可以通过生物手段催化的反应数量。然而，这并不是世界上最容易的工作，因为酶是由以奇怪而有趣的方式折叠而成的大量蛋白质链组成的，并且调整酶的一部分可能会对整个分子产生不可预见的后果。然而，这是一个令人兴奋的研究领域，对工业和医学研究以及学术界都具有影响。
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