酵素命名及分類

在這裡，我們將從酵素的命名、分類兩方面來介紹酵素，並詳述呼吸作用中扮演著重要角色的氧化還原酶。

最初酵素命名，多數以-in、-ase、或 -zyme 等字尾表示，例如 trypsin、pepsin、amylase、DNase、及 lysozyme 等。後來以該酵素所催化的反應加上-ase 的字尾為名，並在前面加上此反應的受質名稱，以區分不同的酵素。例如 pyruvate dehydrogenase、pyruvate decarboxylase、lactate dehydrogenase、或ribulose-1, 5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco)等，均以「反應物 + 反應-ase」表示。

二、酵素的分類

酵素依其催化的反應類型，可以分成六大類：

1. Oxidoreductases (氧化還原酶)

2. Transferases (轉移酶)

3. Hydrolases (水解酶)

4. Isomerases (異構酶)

5. Lyases (裂解酶)

6. Ligases (接合酶)。

類別	一般反應形式
1. Oxidoreductases	催化從受質移走(或加入)電子(或電子和氫原子)的反應。
2. Transferases	催化從受質移走(或加入)化學群(chemical group)的反應。
kinase	催化從受質移走(或加入)磷酸根(-H₂PO₃)的反應
transaminase (=aminotransferase)	催化從受質移走(或加入)胺基(-NH₂)的反應
3. Hydrolases	催化對受質加入水分子並將化學鍵打斷的反應。
proteinase	水解蛋白質
ribonuclease	水解RNA
deoxyribonuclease	水解DNA
4. Lyases	催化將受質內的化學鍵(C-C, C-O, 或 C-N等鍵) 打斷並同時產生一個雙鍵的反應。
5. Isomerases	催化受質進行同分異構化(isomerization)，改變原子在分子上的位置，使其成為另一個同分異構物(isomer)的反應。
6. Ligases或Synthetase	催化以ATP或其他核苷酸作為能量來源，在兩個受質間形成化學鍵的反應。
DNA ligase	催化以ATP為能量來源，將兩段DNA接合在一起的反應。

三、氧化還原酶

以Oxidoreductases (氧化還原酶) 為例，它是催化從反應受質(substrate)上，移走(或加入)電子(或氫原子)的反應 (氧化作用：移走電子或氫原子; 還原作用：加入電子或氫原子)。

Oxidoreductases 常用的名稱有: oxidase (氧化酶)、oxygenase (加氧酶)、peroxidase (過氧化酶)、dehydrogenase (脫氫酶)、reductase (還原酶)等多種。

1. Oxidase: 以氧為氧化劑，催化對受質進行氧化，而將氧還原的反應。

如: Glycolate + O2 -(glycolate oxidase)-> glyoxylate + H2O2

2. Oxygenase: 以氧為氧化劑，催化受質與氧原子結合的反應。

如:

Ribulose 1,5 bisphosphate + O2 -(Rubisco)-> 2-phosphoglycolate + 3-phosphoglycerate + 2H⁺

Rubisco: ribulose-1, 5-bisphosphate carboxylase/oxygenase

3. Peroxidase: 以化學物質為還原劑，催化將過氧化氫(H₂O₂) 還原成H2O的反應，而該化學物質則被氧化。

如:

(1). Ascorbate peroxidase:催化以ascorbic acid為還原劑，將H₂O₂還原成H₂O的反應。

(2). Glutathione peroxidase:催化以glutathione為還原劑，將H₂O₂還原成H₂O的反應。

(3). Catalase: 亦為一種peroxidase，為催化H₂O₂為還原劑，將H₂O₂還原成H₂O的反應。

H₂O₂ + H₂O₂ -> O₂ + 2 H₂O

4. Dehydrogenase: 催化由受質移走氫原子的反應，所移走的氫原子，會轉給酵素的輔酶(coenzymes, 如NADP⁺ 、NAD⁺、或FAD等)。因此該酵素要在有輔酶的情況下，才能進行催化反應。通常這類酵素亦可催化其逆反應，即從輔酶(coenzymes, 如NADPH 、NADH、或FADH₂等)轉移氫原子給受質。如:

(1) Malate + NAD⁺-(malate dehydrogenase)-> oxaloacetate + NADH + H⁺

(2) Succinate+ FAD -(succinate dehydrogenase)-> fumarate + FADH2

(3) Glucose 6-phosphate+ NADP⁺ + H2O -( glucose 6-phosphate dehydrogenase) -> 6-phosphogluconate + NADPH + 2 H⁺

(4) Acetaldedyde + NADH + H⁺ -(alcohol dehydrogenase)-> alcohol + NAD⁺

(5) pyruvate +NADH +H⁺ -(lactate dehydrogenase)-> lactate+ NAD⁺

5. Reductase: 泛指可催化對受質進行還原反應的酵素。如上述的peroxidase或dehydrogenase (催化其逆反應時) 均是一種reductase。Reductase還有許多種類，如:

(1) nitrate reductase: 催化將硝酸(nitrate, NO₃^-)還原成亞硝酸(nitrite, NO₂^-)的反應:

2H⁺ + NO₃^-+ 2e^- -> NO₂^- + H₂O。

(2) nitrite reductase: 催化將亞硝酸(nitrite, NO₂^-)還原成氨(NH₄⁺)的反應:

8H⁺ + NO₂^- + 6e^- -> NH₄⁺ + 2H₂O。