آنزیم ها برجسته ترین و اختصاصی ترین پروتئین ها می باشند . دارای قدرت کاتالیتیک فوق العاده بوده که اغلب فراتر از کاتالیست های سنتتیک یا آلی می باشند . آنزیم ها برای سوبسترای خود ویژگی بالایی دارند . بدون وجود این مواد ، زندگی ناممکن است . تقریبا اکثر واکنش های زیست شیمیایی حیاتی در دمای معمولی بدن موجودات زنده از سرعت بسیار کمی برخوردار است . این پروتئین ها قدرت کاتالیزی عجیبی دارند . ( قدرت کاتالیزی آنزیم ها در حدود 1 تا 10 میلیون برابر کاتالیزگرهای غیرآلی است . )
آنزیم ها در هر فرایند بیوشیمیایی دارای نقش مرکزی هستند . لوئی پاستور نتیجه گرفت که تخمیر قند به الکل توسط مخمّر ، به وسیله « خمیرمایه » کاتالیز می گردد . وی معتقد بود که این خمیرهای مایه غیر قابل جداسازی از ساختمان سلول های مخمری زنده می باشند ، تصوری که ویتالیسم نامیده شد و برای سال های زیادی رواج داشت . در ادامه ادوارد بوخنر کشف نمود که عصاره مخمّر می تواند قند را به الکل تخمیر نموده و به این ترتیب ثابت نمود که تخمیر توسط مولکول هایی تشریع می شود که بعد از جداشدن از سلول ها ، همچنان فعالیت خود را ادامه می دهد . فردریک کوهن این مولکول ها را آنزیم نامید . البته بعد از این که موضوعات ویتالیستیک زندگی رد شدند ، جداسازی آنزیم های جدید و بررسی خصوصیات آنها منجر به پیشرفت علم بیوشیمی گردید .
جدا سازی و کریستالیزه نمودن اوره آز در سال 1926 توسّط جیمز سامنر منجر به رفع موانع در مطالعات اولیه آنزیم شناسی گردید . وی دریافت که کریستال های اوره آز تماماً از پروتئین تشکیل شده و ساختمان تمامی آنزیم ها را پروتئینی در نظر گرفت .
اکثر آنزیم ها ساختمان پروتئینی دارند . به استثنا گروه کوچکی از مولکول هایRNA کاتالیتیک تمامی آنها ساختار پروتئینی دارند . فعالیت کاتالیتیکی این مواد به یکپارچگی کونفورماسیون پروتئینی طبیعی آنها بستگی دارد . در صورتی که یک آنزیم دناتوره شده ( از دست دادن حالت طبیعی ساختار ) و یا به زیرواحدهای خود تجزیه گردد، فعالیت کاتالیتیکی معمولاً از بین می رود . وقتی این ماده به اسیدهای آمینه خود تجزیه گردد ، به طور قطع فعالیت آن از بین می رود . بنابراین ، ساختارهای اول ، دوم ، سوم و چهارم آنزیم های پروتئینی برای فعالیت آنها ضروری می باشد .
آنزیم ها همانند پروتئین های دیگر ، دارای جرم های مولکولی بین 12000 تا بیش از یک میلیون می باشند . بعضی از این آنزیم ها برای فعالیت ، علاوه بر ریشه های اسید آمینه خود ، نیاز به گروه های شیمیایی دیگری ندارند . در حالی که سایر آنزیم ها نیاز به جزء شیمیایی دیگری به نام کوفکتور دارند که ممکن است یک یا چند یون معدنی نظیر \( Zn^{2+} , Mn^{2+}, Mg^{2+}, Fe^{2+} \)یا یک مولکول آلی یا آلی – فلزی پیچیده به نام کوآنزیم باشد . بعضی از آنزیم ها برای فعالیت ، هم به کوآنزیم و هم به یک یا چند یون فلزی نیاز دارند . یک کوآنزیم یا یون فلزی که به طور محکم و یا حتی کووالان به پروتئین آنزیم متصل شده است را گروه پروستتیک گویند . یک آنزیم دارای فعالیت کاتالیتیک ، به همراه کوآنزیم و یا یون های فلزی متصل به آن را هولوآنزیم گویند . قسمت پروتئینی چنین آنزیمی را آپوآنزیم یا آپوپروتئین می نامند .
بعضی پروتئین های آنزیمی به طریق کووالان با فسفریلاسیون ، گلیکوزیلاسیون و سایر فرایندها دچار تغییر می شوند که بسیاری از این تغییرات در تنظیم فعالیت آنزیمی نقش دارند .
بسیاری از آنزیم ها با افزودن پسوند « -از » به نام سوبسترای خود یا کلمه عبارتی که فعالیت آن را نشان می دهد نامگذاری می شوند . به طور مثال ، اوره آز هیدرولیز اوره و DNA پلیمراز ، پلیمریزاسیون نوکلئوتیدها برای تولید DNA را کاتالیز می کنند . آنزیم های دیگر نظیر پپسین و تریپسین ، نام هایی دارند که نه سوبسترا و نه واکنش مهم آن را مشخص می کند . گاه یک آنزیم دارای دو یا چند نام بوده و یا دو آنزیم مختلف نام یکسانی دارند . به دلیل این ابهام ها و همچنین به دلیل افزایش تعداد آنزیم های تازه کشف شده ، از یک سیستم بین المللی برای نامگذاری آنزیم ها استفاده می گردد . در این سیستم ، آنزیم ها به شش کلاس اصلی تقسیم می گردند که هر کدام بر اساس نوع واکنشی که کاتالیز می کنند ، داری زیر کلاس هایی هستند . هر کدام از این آنزیم ها به چهار عدد مربوط به طبقه بندی و یک نام سیستماتیک مشخص کننده نوع واکنش کاتالیز شونده مشخص می گردند . به عنوان مثال ، نام سیستماتیک رسمی آنزیم کاتالیزکننده واکنش :\( ATP+D-glucose\longrightarrow ADP+D-glucose 6-phosphate \)به صورت ATP گلوکزفسفوترانسفرازمی باشد که نشان دهنده کاتالیز انتقال یک گروه فسفریل از ATP به گلوکز می باشد . عدد کمیسیون آنزیمی ( عدد E.C ) این آنزیم به صورت 2.7.1.1 می باشد . عدد اول (2) نام کلاس ترانسفراز آنزیم را مشخص نموده ، عدد دوم ( 7 ) مربوط به زیرکلاس ( فسفوترانسفراز) بوده ، عدد سوم (1) ، یک فسفوترانسفراز با گروه هیدروکسیل به عنوان گیرنده را مشخص کرده و عدد چهارم (1) ، D- گلوکز به عنوان گیرنده فسفررا نشان می دهد . در مورد بسیاری از آنزیم ها از نام غیر سیستماتیک استفاده می گردد که در مورد آنزیم اخیر ، این نام هگزوکیناز می باشد .
آنزیم
