酶(enzyme)是生物體活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化活性的蛋白質(zhì),是生物催化劑。酶具有催化效率高、專一性強(qiáng)、易失活、反應(yīng)條件溫和、酶活性可調(diào)控等特點(diǎn),雙成分酶的催化活性還與輔因子有關(guān)。根據(jù)酶蛋白分子結(jié)構(gòu)不同,酶可分為單體酶、寡聚酶和多酶體系。近年來還發(fā)現(xiàn)了以RNA為主要成分,具催化活性的核酶。酶分為六大類,即氧化還原酶類、轉(zhuǎn)移酶類、水解酶類、裂合酶類、異構(gòu)酶類和合成酶類。酶有系統(tǒng)名和慣用名。酶與底物形成中間產(chǎn)物而使反應(yīng)沿一個低活化能途徑進(jìn)行,酶活性中心的結(jié)合部位決定酶對底物的專一性,催化部位決定催化活性和效率。無催化活性的酶原經(jīng)蛋白酶水解斷裂幾處肽鍵,并去除幾個肽段后形成活性中心而具有了催化活性。酶促反應(yīng)動力學(xué)研究底物濃度、酶濃度、溫度、pH值、激活劑和抑制劑等對酶促反應(yīng)的影響。米氏方程是反映底物濃度和反應(yīng)速度之間關(guān)系的動力學(xué)方程。米氏常數(shù)是酶的特征性常數(shù),可用來表示酶和底物親和力的大小。米氏常數(shù)與底物濃度和酶濃度無關(guān),而受溫度和pH值的影響,競爭性抑制劑米氏常數(shù)增大,最大反應(yīng)速度不變;非競爭性抑制劑米氏常數(shù)不變,最大反應(yīng)速度減。环锤偁幮砸种苿┟资铣(shù)減小,最大反應(yīng)速度減小。變構(gòu)酶是重要的調(diào)節(jié)酶,同工酶在調(diào)節(jié)中也有重要意義。維生素是酶或輔酶的重要組成成分。
Payon及Persoz于1833年從麥芽提取液中分離得到一種能水解淀粉的物質(zhì),他們稱之為淀粉酶(diastase),1876年,Kuhne將這類生物催化劑統(tǒng)稱為酶。酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)的結(jié)論,是1926年間,Sumner第一次從刀豆中提取出脲酶(urease),并得到了結(jié)晶,證明該酶具有蛋白質(zhì)的一切屬性之后,才被認(rèn)定的。酶具有蛋白質(zhì)的屬性主要表現(xiàn)在:
1. 酶的化學(xué)組成中,氮元素的含量在16%左右;
2. 酶是兩性電解質(zhì),酶在水溶液中,可以進(jìn)行兩性解離,有確定的等電點(diǎn)(pI);
3. 酶的分子量很大,其水溶液具有親水膠體的性質(zhì),不能透析;
4. 酶分子具有一、二、三、四級結(jié)構(gòu);
5. 酶受某些物理因素如加熱、紫外線照射等及化學(xué)因素如酸、堿、有機(jī)溶劑等的作用而變性或沉淀,喪失酶的活性;
6. 酶水解后,生成的最終產(chǎn)物也為氨基酸。
在酶的概念中,強(qiáng)調(diào)了酶是生物體活細(xì)胞產(chǎn)生的,但在許多情況下,細(xì)胞內(nèi)生成的酶,可以分泌到細(xì)胞外或轉(zhuǎn)移到其它組織器官中發(fā)揮作用。通常把由細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生并在細(xì)胞內(nèi)部起作用的酶稱為胞內(nèi)酶(endoenzyme),而把由細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生后分泌到細(xì)胞外面起作用的酶稱為胞外酶(extroenzyme)。一般主要是水解酶類,如淀粉酶、脂肪酶(lipase)、人體消化道中的各種蛋白酶(proteinase)都屬胞外酶。而水解酶類以外的其它酶類都屬胞內(nèi)酶。
在生物化學(xué)中,常把由酶催化進(jìn)行的反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)(enzymatic reaction)。在酶的催化下,發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)稱為底物(substrate),反應(yīng)后生成的物質(zhì)稱為產(chǎn)物(product)。