具有高度催化效能的蛋白质或RNA
酶(enzyme)是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质核糖核酸,它能够加快生化反应的速度,但是不改变反应的方向和产物。酶存在于动植物以及微生物的细胞内,是维持机体正常新陈代谢等生命活动的一种必需分子。[2][3]
酶广泛的参与生命体中各类生物化学反应,以人体为例,约有5000多种生化反应类型需要酶进行催化,[9]酶催化的代谢反应可以为人体提供物质和能量,参与生理调节,修复或缓解内、外源因素引起的损伤,分解和消除各种来源的有害物质等。[10]酶作为一类生物催化剂,具有催化效率高、作用条件温和、专一性强等特点,[7]同时酶的催化反应也会受多种因素的影响,比如温度、pH值、底物浓度、酶浓度、激活剂和抑制剂等。[11]
酶的生产方法主要有提取分离法、生物合成法和化学合成法3种。其中,酶的提取分离法是最早采用且沿用至今的方法,生物合成法是20世纪50年代以来酶生产的主要方法,而化学合成法的应用相对较少,多停留在实验室研究阶段。[12]
绝大多数酶分子都具有球状蛋白质分子所共有的一级、二级、三级结构,许多酶还具有四级结构或更高级的结构式。在酶分子的三级结构中,由少数必需基团组成的能与底物分子结合并完成特定催化反应的空间小区域,称为酶的活性中心(酶活中心)。构成酶活性中心的必需基团,主要是某些氨基酸残基侧链基团[13]
酶的应用十分广泛,涉及食品、饲料、医药、能源、环保以及农业等众多行业和领域。例如酶可以用来治疗疾病、制造药物、进行疾病诊断,也可以参与污水处理、生活垃圾处理、塑料类垃圾降解等。[4][14][15]