(一)單純蛋白酶和結(jié)合蛋白酶
蛋白質(zhì)分為簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)兩類(lèi)。同樣,按照化學(xué)組成,酶也可分為簡(jiǎn)單蛋白酶(simple proteinases)和結(jié)合蛋白酶(conjugated proteases)兩大類(lèi)。如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等一般水解酶都屬于簡(jiǎn)單蛋白酶,這些酶的活性?xún)H僅取決于它們的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),酶只由氨基酸組成,此外不含其它成分。而像轉(zhuǎn)氨酶(transaminases)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)、碳酸酐酶(carbonic anhydrase)及其它氧化還原酶類(lèi)(oxidoreductases)等均屬結(jié)合蛋白酶。這些酶除了蛋白質(zhì)組分外,還含對(duì)熱穩(wěn)定的非蛋白小分子物質(zhì)。前者稱(chēng)為酶蛋白(apoenzyme),后者稱(chēng)為輔因子(cofacters)。酶蛋白與輔因子單獨(dú)存在時(shí),均無(wú)催化活力。只有二者結(jié)合成完整的分子時(shí),才具有酶活力。此完整的酶分子稱(chēng)為全酶(holoenzyme)。
全酶 = 酶蛋白 + 輔因子
酶的輔因子有的是金屬離子,有的是小分子有機(jī)化合物。有時(shí)這兩者對(duì)酶的活性都是需要的。通常將這些小分子有機(jī)化合物稱(chēng)為輔酶或輔基。金屬在酶分子中,或者作為酶活性中心部位的組成成分,或者幫助形成酶活性所必需的構(gòu)象(conformation)。酶蛋白以自身側(cè)鏈上的極性基團(tuán),通過(guò)反應(yīng)以共價(jià)鍵、配位鍵或離子鍵與輔因子結(jié)合。通常把與酶蛋白結(jié)合比較松、容易脫離酶蛋白,可用透析法除去的小分子有機(jī)物稱(chēng)為輔酶;而把那些與酶蛋白結(jié)合比較緊、用透析法不易除去的小分子物質(zhì)稱(chēng)為輔基。輔酶和輔基并沒(méi)有什么本質(zhì)上的差別,二者之間也無(wú)嚴(yán)格的界限,只不過(guò)它們與酶蛋白結(jié)合的牢固程度不同而已。
在全酶的催化反應(yīng)中,酶蛋白與輔因子所起的作用不同,酶蛋白本身決定酶反應(yīng)的專(zhuān)一性及高效性,而輔因子直接作為電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的載體起傳遞作用,參與反應(yīng)并促進(jìn)整個(gè)催化過(guò)程。
通常一種酶蛋白只能與一種輔酶結(jié)合,組成一個(gè)酶,作用一種底物,向著一個(gè)方向進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。而一種輔酶,則可以與若干種酶蛋白結(jié)合,組成為若干個(gè)酶,催化若干種底物發(fā)生同一類(lèi)型的化學(xué)反應(yīng)。如乳酸脫氫酶的酶蛋白,只能與NAD 結(jié)合,組成乳酸脫氫酶,使底物乳酸發(fā)生脫氫反應(yīng)。但可以與NAD 結(jié)合的酶蛋白則有很多種,如乳酸脫氫酶、蘋(píng)果酸脫氫酶(malate dehydrogenase,MDH)及磷酸甘油脫氫酶(glycerophosphate dehydrogenase,GDH)中都含NAD ,能分別催化乳酸、蘋(píng)果酸及磷酸甘油發(fā)生脫氫反應(yīng)。由此也可看出,酶蛋白決定了反應(yīng)底物的種類(lèi),即決定該酶的專(zhuān)一性,而輔酶(基)決定底物的反應(yīng)類(lèi)型。
(二)單體酶、寡聚酶和多酶復(fù)合體系
根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn),酶可分為三類(lèi):
1. 單體酶
只有一條多肽鏈的酶稱(chēng)為單體酶(monomeric enzymes),它們不能解離為更小的單位。其分子量為13 000~35 000。屬于這類(lèi)酶的為數(shù)不多,而且大多是促進(jìn)底物發(fā)生水解反應(yīng)的酶,即水解酶,如溶菌酶、蛋白酶及核糖核酸酶等。
2. 寡聚酶
由幾個(gè)或多個(gè)亞基組成的酶稱(chēng)為寡聚酶(oligomeric enzymes)。寡聚酶中的亞基可以是相同的,也可以是不同的。亞基間以非共價(jià)鍵結(jié)合,容易為酸、堿、高濃度的鹽或其它的變性劑分離。寡聚酶的分子量從35 000到幾百萬(wàn)。如磷酸化酶a(phosphorylase a)、乳酸脫氫酶等。
3. 多酶復(fù)合體系
由幾個(gè)酶彼此嵌合形成的復(fù)合體稱(chēng)為多酶體系(multienzyme system)。多酶復(fù)合體有利于細(xì)胞中一系列反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行,以提高酶的催化效率,同時(shí)便于機(jī)體對(duì)酶的調(diào)控。多酶復(fù)合體的分子量都在幾百萬(wàn)以上。如丙酮酸脫氫酶系(pyruvate dehydrogenase system)和脂肪酸合成酶復(fù)合體(fatty acid synthetase complex)都是多酶體系。