酶
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酶，又稱為酵素，是具有生物催化功能的生物大分子，即生物催化剂。
人们已经发现两类生物催化剂：
- 普通酶(Enzyme)是有活细胞合成的、对其特异底物(Substrate)起高效催化作用的蛋白质，是机体内催化各种代谢反应的最主要的催化剂；
- 核酶(Ribozyme)是具有高效、特异催化作用的核酸，是近年来发现的一类新的生物催化剂，其作用主要是参与RNA的剪接。
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[编辑] 发现及发展
- 酶学的知识来源于生产实践。酶的系统研究始于19世纪中叶对发酵本身的讨论。
- 法国著名科学家巴斯德(Louis Pasteur)认为发酵是酵母细胞生命活动的结果，细胞破裂则失去发酵作用。
- 1897年，德国科学家Hans Büchner和Eduard Büchner兄弟首次成功地用不含细胞的酵母提取液实现了发酵，从而证明发酵过程并不需要完整的细胞。这一贡献打开了通向现代酶学与现代生物化学的大门。
- 1926年，美国生化学家James B. Sumner第一次从刀豆得到脲酶结晶，并证明了脲酶的蛋白质本质。以后陆续发现的两千余种酶均证明化学本质是蛋白质。
- 直到1982年，Thomas Cech从四膜虫rRNA前体的加工研究中首先发现rRNA前体本身具有自我催化作用，并提出了核酶的概念。
[编辑] 分类
- 主條目：EC編號
按照酶促反应的性质，酶可分为六大类：
- EC1，氧化还原酶：催化底物进行氧化还原反应的酶类。例如，乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等。
- EC2，转移酶：催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶类。例如，甲基转移酶、氨基转移酶、己糖激酶、磷酸化酶等。
- EC3，水解酶：催化底物发生水解反应的酶类。例如，淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、磷酸酶等。
- EC4，裂合酶：催化从底物中移去一个基团并留下双键的反应或其逆反应的酶类。例如，碳酸酐酶、醛缩酶、柠檬酸合酶等。
- EC5，异构酶：催化各种同分异构体之间的相互转化的酶类。例如，磷酸丙糖异构酶、消旋酶等。
- EC6，连接酶：催化两分子底物合成为一分子化合物，同时偶联有ATP的磷酸键断裂释放能量的酶类。例如，谷氨酰胺合成酶、氨基酸:tRNA连接酶等。
- 国际系统分类法除按上述六类将酶依次编号外，还根据酶所催化的化学键的特点和参加反应的基团的不同，将每一大类又进一步分类。每种酶的分类编号均有四个数字组成，数字前冠以EC。编号中的第一个数字表示该酶属于六大类中的哪一类；第二个数字表示该酶属于哪一亚类；第三个数字表示亚-亚类；第四个数字是该酶在亚-亚类中的排序。
[编辑] 命名
| 编号 | 推荐命名 | 系统命名 | 催化的反应 |
| EC 1.4.1.3 | 谷氨酸脱氢酶 | L-谷氨酸:NAD+氧化还原酶 | L-谷氨酸+H2O+NAD+⇔α-酮戊二酸+NH3+NADH |
| EC 2.6.1.1 | 天冬氨酸氨基转移酶 | L-天冬氨酸:α-酮戊二酸氨基转移酶 | L-天冬氨酸+α-酮戊二酸⇔草酰乙酸+L-谷氨酸 |
| EC 3.5.3.1 | 精氨酸酶 | L-精氨酸脒基水解酶 | L-精氨酸+H2O⇒L-鸟氨酸+尿素 |
| EC 4.1.2.13 | 果糖二磷酸醛缩酶 | D-果糖-1,6-二磷酸:D-甘油醛-3-磷酸裂合酶 | D-果糖-1,6-二磷酸⇔磷酸二羟丙酮+D-甘油醛-3-磷酸 |
| EC 5.3.1.9 | 磷酸葡糖异构酶 | D-葡萄糖-6-磷酸酮醇异构酶 | D-葡萄糖-6-磷酸⇔D-果糖-6-磷酸 |
| EC 6.3.1.2 | 谷氨酰胺合成酶 | L-谷氨酸:氨连接酶 | ATP+L-谷氨酸+NH3⇒ADP+磷酸+L-谷氨酰胺 |
[编辑] 特点
[编辑] 高效性
- 生命体系中发生的化学反应在没有催化剂存在的情况下，许多反应实际上是难以进行的
- 与体外的化学反应相比，经酶催化的反应速度能增加107～1013倍
[编辑] 特异性
- 酶只对具有特定空间结构的某种底物起作用
- 例如，麦芽糖酶只能使α-葡萄糖苷键断裂而对β-葡萄糖苷键无影响
[编辑] 立体化学专一性(鎖鑰假說)
- 酶具有对底物对映异构体的识别能力，只能于一种对映体作用，而对另一对映体不起作用
- 例如，胰蛋白酶只能水解由L-氨基酸形成的肽键，而不能作用于D-氨基酸形成的肽键；酵母中的酶只能对D-构型糖(如D-葡萄糖)发酵，而对L-构型无效
[编辑] 反应条件温和
生物體內許多酶的催化反應是可逆反應 許多時候我們需要將酶反應中的產品移離反應地方，使反應不斷向前進行，而產品也會不停出現。
[编辑] 酶促反应
