酶(英文:Enzyme,源於希臘語:ενζυμον,「在酵裡面」),指具有生物催化功能的高分子物質, 在酶的催化反應體系中,反應物分子被稱為底物,底物通過酶的催化轉化為另一種分子。幾乎所有的細胞活動進程都需要酶的參與,以提高效率。與其他非生物催化劑相似,酶通過降低化學反應的活化能(用Ea或ΔG表示)來加快反應速率,大多數的酶可以將其催化的反應之速率提高上百萬倍;事實上,酶是提供另一條活化能需求較低的途徑,使更多反應粒子能擁有不少於活化能的動能,從而加快反應速率。酶作為催化劑,本身在反應過程中不被消耗,也不影響反應的化學平衡。酶有正催化作用也有負催化作用,不只是加快反應速率,也有減低反應速率。與其他非生物催化劑不同的是,酶具有高度的專一性,只催化特定的反應或產生特定的構型。
一、酶的分類
分類(依據功能)
主要的酶
與DNA複製有關的酶
解旋酶、DNA聚合酶
與DNA轉錄有關的酶
解旋酶、RNA聚合酶
與蛋白質翻譯有關的酶
蛋白質合成酶
與逆轉錄有關的酶
反轉錄酶、DNA聚合酶
與基因工程有關的酶
限制性核酸內切酶、DNA連接酶
植物細胞工程有關的酶
纖維素酶、果膠酶
動物細胞工程有關的酶
胰蛋白酶
物質代謝酶
消化酶(存在於消化管內):澱粉酶(唾液、胰液)、麥芽糖酶(胰液、小腸液)、脂肪酶(胰液)、蛋白酶(胃液、胰液)、肽酶(腸液)
水解酶類:脂肪酶、蛋白酶、肽酶、轉氨酶
呼吸酶(有氧及無氧呼吸酶)
光合作用酶
ATP合成酶及ATP水解酶
微生物代謝酶類
組成酶類:只受遺傳物質控制
誘導酶類:受遺傳物質控制的同時,還受環境的影響
二、主要酶的功能概述
1.解旋酶:作用於氫鍵,是一類解開氫鍵的酶,由水解ATP來供給能量它們常常依賴於單鏈的存在,並能識別複製叉的單鏈結構。在細菌中類似的解旋酶很多,都具有ATP酶的活性。大部分的移動方向是5′→3′,但也有3′→5′移到的情況,如n′蛋白在φχ174以正鏈為模板合成複製形的過程中,就是按3′→5′移動。在DNA複製中起作用。
2.DNA聚合酶:在DNA複製中起作用,是以一條單鏈DNA為模板,將單個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補的DNA鏈,形成鏈與母鏈構成一個DNA分子。
3.DNA連接酶:其功能是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。如果將經過同一種內切酶剪切而成的兩段DNA比喻為斷成兩截的梯子,那麼,DNA連接酶可以把梯子的「扶手」的斷口處(注意:不是連接鹼基對,鹼基對可以依靠氫鍵連接),即兩條DNA黏性末端之間的縫隙「縫合」起來。據此,可在基因工程中用以連接目的基因和運載體。
與DNA聚合酶的不同在於:不在單個脫氧核苷酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵,而是將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來,因此DNA連接酶不需要模板
4.RNA聚合酶:又稱RNA複製酶、RNA合成酶,作用是以完整的雙鏈DNA為模板,邊解放邊轉錄形成mRNA,轉錄後DNA仍然保持雙鏈結構。對真核生物而言,RNA聚合酶包括三種:RNA聚合酶I轉錄rRNA,RNA聚合酶Ⅱ轉錄mRNA,RNA聚合酶Ⅲ轉錄tRNA和其她小分子RNA。在RNA複製和轉錄中起作用。
來源:高中生物