學習重點 酵素依催化反應類型分類,EC 編號的第一碼代表大類。本單元採傳統六大類架構:氧化還原酶、轉移酶、水解酶、裂解酶、異構酶與連接酶。 激酶(kinase)屬轉移酶。肌酸激酶與己糖激酶皆催化磷酸基轉移;磷酸酶(phosphatase)則催化水解,屬水解酶。 掌握反應判讀:電子或氫轉移看氧化還原酶;官能基在分子間轉移看轉移酶;以水切鍵看水解酶。 熟記常見代表與縮寫:LDH、G6PD、GLD 與尿酸酶屬氧化還原酶;CK、AST 屬轉移酶;ALP、ACP、ChE、澱粉酶與脂肪酶屬水解酶。 醛縮酶屬裂解酶,葡萄糖磷酸異構酶屬異構酶,麩胺醯胺合成酶屬連接酶。 核心觀念 一、EC 編號與分類原則 EC 是酵素委員會(Enzyme Commission)所建立的反應分類編號。編號以點分隔為四段,依序表示大類、次類、次次類及該分類中的序號。判斷所屬大類,只需先看第一碼,不必背出完整編號。 例如脂肪酶的 EC 3.1.1.3,第一碼為 3,表示水解酶;看到以 2 開頭的 EC 編號,即可判為轉移酶。題目給出的其餘數字不影響第一碼的判讀。 以下依本單元題目使用的傳統六大類整理。現行 EC 系統另有 EC 7 轉位酶;遇到明確以「六大類」為範圍的題目,仍依下表判斷。 EC 第一碼類別反應特徵代表酵素 1氧化還原酶Oxidoreductase電子或氫轉移,伴隨氧化還原變化乳酸去氫酶、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶、尿酸酶 2轉移酶Transferase官能基由一分子轉移至另一分子肌酸激酶、己糖激酶、AST 3水解酶Hydrolase利用水切斷化學鍵脂肪酶、澱粉酶、磷酸酶、蛋白酶 4裂解酶Lyase以非水解、非氧化還原方式裂解化學鍵,或催化其逆向加成醛縮酶 5異構酶Isomerase分子內重排,生成異構物葡萄糖磷酸異構酶 6連接酶Ligase連接底物形成新鍵,並與 ATP 等核苷三磷酸的分解偶聯麩胺醯胺合成酶 二、氧化還原酶:掌握去氫酶、氧化酶與羥化反應 葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PD)催化底物氧化,同時使 NADP+ 接受還原當量而形成 NADPH。看到 NADP+ → NADPH,應辨認為氧化還原反應,因此歸入 EC 1。 乳酸去氫酶(LDH)催化乳酸與丙酮酸間的氧化還原反應;麩胺酸去氫酶(GLD,亦常寫為 GLDH 或 GDH)也屬氧化還原酶。名稱中的 dehydrogenase 是重要辨識線索。 尿酸酶(uricase,又稱 urate oxidase)催化尿酸氧化,EC 第一碼為 1。尿酸酶與尿素酶名稱相近,但尿素酶(urease)催化尿素水解,屬 EC 3。 維生素 D 經肝臟的 25-羥化與腎臟的 1α-羥化,形成活性型1,25-二羥基維生素 D。相關羥化酶催化的反應涉及電子轉移,屬氧化還原酶;不能因名稱有「羥」字,就聯想到水解酶。 三、轉移酶:激酶與轉胺酶 轉移酶催化官能基在分子間轉移,常見官能基包括磷酸基與胺基。激酶是轉移酶的一種,不是六大類之外的獨立大類。 肌酸激酶(CK):催化「磷酸肌酸+ADP ⇌ 肌酸+ATP」。磷酸基可由磷酸肌酸轉移給 ADP,屬 EC 2;反應方向改變不會改變酵素分類。 己糖激酶(hexokinase):催化「ATP+葡萄糖 → ADP+葡萄糖-6-磷酸」,將 ATP 的磷酸基轉移給葡萄糖,屬 EC 2。 AST:天門冬胺酸轉胺酶,又稱麩胺酸草醯乙酸轉胺酶,催化胺基轉移,屬 EC 2。 反應式出現 ATP,不能直接判為連接酶。必須確認 ATP 參與的方式:上述激酶反應的重點是磷酸基轉移。 四、水解酶:依被水解的鍵整理 水解酶以水參與切鍵。脂肪酶、解脂酶皆指 lipase,屬水解酶;澱粉酶的 EC 第一碼同樣為 3。 酵素主要水解作用 脂肪酶(lipase)水解三酸甘油酯等脂質的酯鍵 澱粉酶(amylase,AMY)水解澱粉中的糖苷鍵 5′-核苷酸酶(5′-nucleotidase)水解核苷酸的磷酸酯鍵,生成核苷與無機磷酸 鹼性磷酸酶(ALP)、酸性磷酸酶(ACP)水解磷酸酯鍵 胰蛋白酶(trypsin)水解蛋白質或胜肽中的肽鍵 白胺酸胺基胜肽酶(leucine aminopeptidase)水解胜肽胺基端的肽鍵 乙醯膽鹼酯酶(acetylcholinesterase)、膽鹼酯酶(ChE)催化膽鹼酯類底物的水解 尿素酶(urease)催化尿素水解 ALP 是鹼性磷酸酶,ACP 是酸性磷酸酶,兩者都屬水解酶。澱粉酶與 5′-核苷酸酶也同屬水解酶,雖然底物不同,分類仍取決於反應性質。 五、裂解酶、異構酶與連接酶 醛縮酶(aldolase)可催化碳-碳鍵的非水解裂解,屬 EC 4。它也能催化逆向的縮合反應,因此不能僅憑「縮」字就判為連接酶。 葡萄糖磷酸異構酶(glucose phosphate isomerase)催化葡萄糖-6-磷酸與果糖-6-磷酸互變,屬醛糖與酮糖之間的異構化,歸入 EC 5。 麩胺醯胺合成酶(glutamine synthetase)利用 ATP,使麩胺酸與氨形成麩胺醯胺,建立新的碳-氮鍵,屬 EC 6。判斷時須辨認實際反應,不能把所有名稱含「合成酶」的酵素都歸入連接酶。 常考陷阱 「激酶是六大類之一」:錯。激酶屬轉移酶,EC 第一碼為 2。 「產生 ATP 就是連接酶」:錯。肌酸激酶使 ADP 形成 ATP,是磷酸基轉移反應,仍屬轉移酶。 「磷酸酶與激酶同類」:錯。磷酸酶以水解方式移除磷酸基,屬 EC 3;激酶催化磷酸基轉移,屬 EC 2。 「NADP+ 變成 NADPH 是一般官能基轉移」:應抓住還原反應,判為氧化還原酶。 「切斷化學鍵就都是水解酶」:須確認是否利用水切鍵。醛縮酶以非水解方式裂解,屬裂解酶。 「名稱有酶,就能憑底物分類」:尿酸酶屬氧化還原酶,尿素酶屬水解酶;G6PD 屬氧化還原酶,葡萄糖磷酸異構酶屬異構酶。 「ACP 是鹼性磷酸酶」:錯。ACP 是酸性磷酸酶;鹼性磷酸酶縮寫為 ALP。 記憶口訣 「一氧、二轉、三水、四裂、五異、六連。」依序對應 EC 1 至 EC 6。 「激酶轉磷、磷酸酶水解;尿酸氧化、尿素水解。」將反應動作與分類一起記,最能避免名稱相近造成的誤判。