酶
酶
又稱為酵素，是具有生物催化功能的生物大分子，即生物催化劑。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)兩類生物催化劑：
1. 普通酶(Enzyme)是有活細(xì)胞合成的、對(duì)其特異底物(Substrate)起高效催化作用的蛋白質(zhì)，是機(jī)體內(nèi)催化各種代謝反應(yīng)的最主要的催化劑；
2. 核酶(Ribozyme)是具有高效、特異催化作用的核酸，是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一類新的生物催化劑，其作用主要是參與RNA的剪接。
發(fā)現(xiàn)及發(fā)展
? 酶學(xué)的知識(shí)來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐。酶的系統(tǒng)研究始于19世紀(jì)中葉對(duì)發(fā)酵本身的討論。
? 法國(guó)著名科學(xué)家巴斯德(Louis Pasteur)認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果，細(xì)胞破裂則失去發(fā)酵作用。
? 1897年，德國(guó)科學(xué)家Hans Büchner和Eduard Büchner兄弟首次成功地用不含細(xì)胞的酵母提取液實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵，從而證明發(fā)酵過(guò)程并不需要完整的細(xì)胞。這一貢獻(xiàn)打開(kāi)了通向現(xiàn)代酶學(xué)與現(xiàn)代生物化學(xué)的大門(mén)。
? 1926年，美國(guó)生化學(xué)家James B. Sumner第一次從刀豆得到脲酶結(jié)晶，并證明了脲酶的蛋白質(zhì)本質(zhì)。以后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的兩千余種酶均證明化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。
? 直到1982年，Thomas Cech從四膜蟲(chóng)rRNA前體的加工研究中首先發(fā)現(xiàn)rRNA前體本身具有自我催化作用，并提出了核酶的概念。
分類
:按照酶促反應(yīng)的性質(zhì)，酶可分為六大類：
1. EC1，氧化還原酶：催化底物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的酶類。例如，乳酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶等。
2. EC2，轉(zhuǎn)移酶：催化底物之間進(jìn)行某些基團(tuán)的轉(zhuǎn)移或交換的酶類。例如，甲基轉(zhuǎn)移酶、氨基轉(zhuǎn)移酶、己糖激酶、磷酸化酶等。
3. EC3，水解酶：催化底物發(fā)生水解反應(yīng)的酶類。例如，淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、磷酸酶等。
4. EC4，裂合酶：催化從底物中移去一個(gè)基團(tuán)并留下雙鍵的反應(yīng)或其逆反應(yīng)的酶類。例如，碳酸酐酶、醛縮酶、檸檬酸合酶等。
5. EC5，異構(gòu)酶：催化各種同分異構(gòu)體之間的相互轉(zhuǎn)化的酶類。例如，磷酸丙糖異構(gòu)酶、消旋酶等。
6. EC6，連接酶：催化兩分子底物合成為一分子化合物，同時(shí)偶聯(lián)有ATP的磷酸鍵斷裂釋放能量的酶類。例如，谷氨酰胺合成酶、氨基酸:tRNA連接酶等。
? 國(guó)際系統(tǒng)分類法除按上述六類將酶依次編號(hào)外，還根據(jù)酶所催化的化學(xué)鍵的特點(diǎn)和參加反應(yīng)的基團(tuán)的不同，將每一大類又進(jìn)一步分類。每種酶的分類編號(hào)均有四個(gè)數(shù)字組成，數(shù)字前冠以EC。編號(hào)中的第一個(gè)數(shù)字表示該酶屬于六大類中的哪一類；第二個(gè)數(shù)字表示該酶屬于哪一亞類；第三個(gè)數(shù)字表示亞-亞類；第四個(gè)數(shù)字是該酶在亞-亞類中的排序。
命名
特點(diǎn)
高效性
? 生命體系中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)在沒(méi)有催化劑存在的情況下，許多反應(yīng)實(shí)際上是難以進(jìn)行的
? 與體外的化學(xué)反應(yīng)相比，經(jīng)酶催化的反應(yīng)速度能增加107～1013倍
特異性
? 酶只對(duì)具有特定空間結(jié)構(gòu)的某種底物起作用
? 例如，麥芽糖酶只能使α-葡萄糖苷鍵斷裂而對(duì)β-葡萄糖苷鍵無(wú)影響
立體化學(xué)專一性(鎖鑰假說(shuō))
? 酶具有對(duì)底物對(duì)映異構(gòu)體的識(shí)別能力，只能于一種對(duì)映體作用，而對(duì)另一對(duì)映體不起作用
? 例如，胰蛋白酶只能水解由L-氨基酸形成的肽鍵，而不能作用于D-氨基酸形成的肽鍵；酵母中的酶只能對(duì)D-構(gòu)型糖(如D-葡萄糖)發(fā)酵，而對(duì)L-構(gòu)型無(wú)效
反應(yīng)條件溫和
? 酶催化有機(jī)反應(yīng)一般在pH 5-8范圍內(nèi)進(jìn)行(例外:胃蛋白質(zhì)酶)。
? 典型條件是在常溫常壓pH接近7的水溶液中進(jìn)行。
生物體內(nèi)許多酶的催化反應(yīng)是可逆反應(yīng)許多時(shí)候我們需要將酶反應(yīng)中的產(chǎn)品移離反應(yīng)地方，使反應(yīng)不斷向前進(jìn)行，而產(chǎn)品也會(huì)不停出現(xiàn)。
酶促反應(yīng)
en:Enzyme