酶的分类、命名及结构特点

1.酶的分类与命名

根据反应类型，将酶分成六大类，其下再分成小类，并给每个酶以系统序号。六大类酶分别为：①氧化还原酶（oxido-reductase），在体内参与产能、解毒和某些生理活性物质的合成。该类酶催化底物的氢原子转移、电子转移、加氧或引入羟基的反应，其包括氧化酶、脱氢酶、还原酶、过氧化物酶、加氧酶及细胞色素氧化酶等；②转移酶（transferases），这类酶可将某些原子团由一种底物转移至另一种底物上，被转移的基团有氨基、羧基、甲基、酰基及磷酸基等，参与核酸、蛋白质、糖及脂肪的代谢与合成。其中，重要的有酰基转移酶、糖苷基转移酶、酮醛基转移酶等；③水解酶（hydrolases），这类酶催化底物分子进行水解反应，水解的化学键有酯键、糖苷键、醚键及肽键等。在体内外均起降解作用，也是应用最广的酶类。其中重要的有各种脂肪酶、糖苷酶、肽酶等；④裂合酶（lyases），这类酶催化底物中化学基团的移去和加入反应，包括双键形成及其加哎更立：⑤异构酶（isomerases），该类酶催化底物分子的空间异构化反应，分别进行外消旋、差向异构、顺反异构、分子内转移等；⑥连接酶（ligases），这类酶催化ATP及其他高能磷酸键断裂的同时，使另外两种物质分子产生缩合作用，故又称合成酶。这类酶与很多生命物质的合成有关，其特点是需要腺苷三磷酸等高能磷酸酯作为合成的能源，有的需要金属离子作为辅助因子。

按习惯命名法，其中有根据其底物命名的，许多酶是由它们的底物名称加上后缀“ase”命名的，如脲酶（urease）是催化尿素（urea）水解的酶；根据催化反应性质命名，如氧化酶（o xidase）及转氨酶（transaminase）等；也有采用上述两种方法相结合的方式命名的，如胆固醇氧化酶（cholesterol oxidase）及醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase）等；在此基础上，有的还加上其来源或其他特点命名者，如心肌黄酶及含铁酶等。习惯命名较简单且沿用已久，但无系统性，常出现一酶数名或一名数酶的混乱现象。故国际生化联合会（International Union of Biochemistry，IUB）酶学委员会于1961年规定了酶的系统命名法及分类原则，同时将当时承认的酶列成表格，并建议各国生化工作者依此方案进行酶的命名（enzyme nomenclature）及分类。

系统命名法规定每个酶名称由底物及反应类型两部分组成，如醇脱氢酶催化的反应为

CH3CHO+NAD++H-≠CH3CH2OH+NAD+

底物为乙醇和NAD+，反应类型为氧化还原类。故该酶称为醇：NAD+氧化还原酶。若底物之一为水时，水字从略，如乙酰辅酶A水解酶等。但也有例外，有些已广泛采用且得到公认而又不致引起混乱者，仍可采用习惯名称，如肽-肽水解酶等。系统命名法很明确，既知道底物，也知其反应类型，但酶的名称复杂，不便使用。故酶学委员会对每个酶推荐一个习惯名称，置于括号[]内，如醇：NAD+氧化还原酶[醇脱氢酶]。(www.xing528.com)

系统命名法中每个酶分类编号由4个数字组成，其前冠为“EC”（Enzyme Commission，酶学委员会）。编号中第一个数字表示酶的类别，第二个数字表示类别中的大组，如为氧化还原酶时，该数字表示电子供体基团类型。如转移酶，表示被转移基团的性质；水解酶表示被水解的化学键类型；裂解酶表示被裂解的化学键类型；异构酶表示异构作用类型；连接酶表示生成键的类型。第三个数字表示每大组中各个小组编号，每个数字于不同类别不同大组中有不同含义。第四个数字为各小组中各种酶的流水编号，如编号为EC3.4.4.4（胰蛋白酶）中“3”表示水解酶类，第二个数字“4”表示该酶作用于肽键，第三个数字“4”表示该酶作用于肽—肽键而不是肽链两端肽键。故酶学委员会规定在以酶为主的论文中，应将其编号、系统名称及来源于第一次叙述时写出，其后则按各人习惯，采用习惯名称或系统名称。

不管酶催化的是正反应还是逆反应，都用同一名称。当只有一个方向的反应能够被证实，或只有一个方向的反应有重要意义时，自然就以此方向来命名。值得注意的是来自不同物种或同一物种不同组织或不同细胞器的具有相同催化功能的酶，它们能够催化同一个生化反应，但它们本身的一级结构可能并不完全相同，有时反应机制也可能存在差别。例如，根据酶所含金属离子的不同，超氧化物歧化酶（SOD）可以分为三类：CuZn-SOD、Mn-SOD和Fe-SOD，它们不但一级结构不同，而且理化性质上也有很大差异，即使同是CuZn-SOD，来自牛红细胞和猪红细胞的SOD一级结构也是不同的。但无论是酶的系统命名法还是习惯命名法，对这些均不加以区别，而定为相同的名称，人们将这些酶称为同工酶。因此，在讨论一种酶时，通常应把它的来源与名称一并加以说明。

2.酶的组成与结构特点

酶蛋白有三种组成形式：①单体酶，仅有一个活性部位的多肽链构成的酶，分子质量为13～35 kDa，这种酶少，且都是水解酶；②寡聚酶，由若干相同或不同亚基结合而组成的酶，亚基一般无活性，必须相互结合才有活性，分子质量为35k Da以上到数百万单位；③多酶复合体，指多种酶进行连续反应的体系，往往前一个反应产物为后一反应的底物。少部分酶是由单一蛋白质组成，而大部分酶则为复合蛋白质或称全酶，由蛋白质部分（酶蛋白）和非蛋白质部分组成，即酶蛋白本身无活性，需要在辅因子存在的情况下才有活性。辅因子可以是无机离子，也可以是有机化合物，它们都属于小分子化合物。有的酶仅需其中一种。有的酶则二者都需要。约有25%的酶含有紧密结合的金属离子或在催化过程中需要金属离子，包括铁、铜、锌、镁、钙、钾、钠等，它们在维持酶的活性和完成酶的催化过程中起作用。有机辅因子可依其与酶蛋白结合的程度分为辅酶和辅基。前者为松散结合，后者为紧密结合，但有时把它们统称为辅酶。大多数辅酶为核苷酸和维生素或它们的衍生物。在六大类酶中，除水解酶和连接酶外，其他酶在反应时都需要特定的辅酶。

虽然现在已经知道少数RNA分子具有催化活性，但大多数酶是蛋白质，因而酶必然具有蛋白质的结构特点和空间构象。具有活性的酶都是球蛋白（globulin），即被广泛折叠成结构紧密的多肽链，其氨基酸亲水基团在外表，而疏水基团向内。与所有蛋白质一样，一级结构是指具有一定氨基酸顺序（amino acid sequence）的多肽链的共价骨架；二级结构是在一级结构的基础上，由氢键的相互作用而形成的带有螺旋、折叠、转角、卷曲等细微结构；三级结构是在二级结构基础上进一步进行分子盘曲以形成包括主侧链的专一性三维排列；四级结构是指低聚蛋白中各折叠多肽链在空间的专一性三维排列。具有低聚蛋白结构的酶（寡聚酶）必须具有正确的四级结构才有活性。有的酶蛋白分子中含有由两个半胱氨酸残基的巯基脱氢形成的二硫键，对酶蛋白的结构具有重要的影响。二硫键可在一条肽链内形成，也可以在两条不同的肽链之间形成。人表皮生长因子中有6个半胱氨酸残基形成了3个二硫键；胰岛素的A链有1个二硫键，而在A链和B链之间则形成了2个二硫键。