酶是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的‌生物催化剂‌。其化学本质绝大多数为‌蛋白质‌，少数为‌核糖核酸 (RNA)‌。‌

酶的主要特性‌：具有‌高效性‌（催化效率远高于无机催化剂）、‌专一性‌（一种酶通常只催化一种或一类反应）及‌作用条件温和‌（易受温度、pH 影响）。‌

国际酶学委员会（EC）六大类分类法，是最权威、最通用的分类，依据催化反应类型赋予每种酶一个四位数字编号（EC X.X.X.X）。

一、启蒙与命名时期（1833-1897）

Eduard Buchner 将酵母细胞与石英砂研磨破坏，高压挤出汁液，发现不含完整细胞的酵母汁液仍能将蔗糖发酵成酒精和二氧化碳。现代酶学的开端，彻底证明生命体内的化学反应遵循普通化学规律。

4. 1926年：酶的蛋白质本质确立（脲酶结晶）

James B. Sumner 历经9年，从刀豆中分离出脲酶晶体，并证明晶体就是纯蛋白质，且催化尿素分解。当时许多权威生物化学家（特别是德国学派）拒绝承认蛋白质具有高度专一的催化能力。直到数年后胃蛋白酶、胰蛋白酶相继结晶，才确立 “酶即蛋白质” 的共识。

5. 1930年代：蛋白酶结晶与动力学奠基

John H. Northrop 结晶了胃蛋白酶和胰蛋白酶，提供了无可辩驳的蛋白质酶学证据。J.B.S. Haldane 出版《酶学》，提出了酶与底物形成复合物并可能通过“张力”催化反应的概念。

三、作用机制与结构阐明时期（1950-1965）

6. 1953年：DNA聚合酶与中心法则的奠基

Arthur Kornberg 从大肠杆菌中纯化出 DNA聚合酶，首次在体外成功合成了有生物活性的DNA。

7. 1963-1965年：活性中心残基的共价标记与溶菌酶机理

William H. Stein 和 Stanford Moore 利用化学修饰法确定了核糖核酸酶活性中心的His12和His119。David C. Phillips 通过X射线衍射解析出溶菌酶-底物复合物的第一个三维原子结构，并提出了“诱导契合”的物理扭曲催化机制（张力学说）。

四、催化型RNA与构象动态时期（1980-1990s）

8. 1982年：核酶的发现——酶的非蛋白质本质

Thomas R. Cech 在研究四膜虫rRNA剪接时，意外发现RNA在完全没有蛋白质的情况下完成了自我催化剪接。打破了“酶都是蛋白质”的半个世纪教条，为RNA世界假说提供了核心证据。

9. 1990年代：单分子酶学

随着荧光显微镜技术进步，科学家开始观察单个酶分子的实时催化行为。酶的活性不是恒定的，存在动态无序和记忆效应。经典文献揭示单分子水平上，酶的周转时间服从高度分散的统计分布。

五、理性设计与定向进化时期（2018年里程碑）

Frances H. Arnold 首次通过易错PCR模拟自然选择，在试管中进化出自然界不存在的、耐有机溶剂的枯草杆菌蛋白酶。

六、工业酶的广泛应用

工业酶中应用最广泛的种类主要有：

• 淀粉酶包括α-淀粉酶、糖化酶等，用于淀粉液化糖化、酿造、面包烘焙和纺织退浆，是产量最大的工业酶。
• 蛋白酶广泛添加于洗涤剂中去除蛋白污渍，也用于皮革软化、食品水解和肉类嫩化。
• 脂肪酶在洗涤剂中高效去油，并用于油脂改性、食品风味提升和生物柴油合成。
• 纤维素酶应用于纺织生物抛光、牛仔布水洗、洗涤护色及生物质转化。
• 果胶酶主要用于果汁澄清和果酒酿造，提高出汁率和稳定性。

 这些酶覆盖洗涤、食品、纺织等领域，支撑绿色生物制造。

七、石油石化领域常用酶

在石油石化领域，真正实现大规模工业应用的酶种类相对集中，主要有：

• 腈水合酶用于催化丙烯腈生产丙烯酰胺，后者是合成聚丙烯酰胺的关键单体，广泛用作钻井液、压裂液及三次采油聚合物驱油剂，是吨位最大的石化用酶。
• 脂肪酶用于催化油脂合成生物柴油，也用于石油烃污染场地修复和含油污泥处理。
• 纤维素酶及半纤维素酶作为压裂液破胶剂，高效降解瓜尔胶等植物胶，提高返排效率，是井下增产作业常用酶。
• 漆酶与过氧化物酶用于含油废水处理、多环芳烃等难降解污染物去除，以及油品生物脱硫脱色，在环境治理中应用广泛。
•  这些酶制剂贯穿采油助剂、油品升级与环保治理，支撑着石油石化产业的绿色化发展。

重要文献：

• Payen & Persoz, Annales de chimie et de physique, 1833, 53: 73-92.
• Kühne, W. Verhandlungen des naturhistorisch-medicinischen Vereins zu Heidelberg, 1878.
• Buchner, E. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1897, 30: 117-124. (1907年获诺贝尔化学奖)。
• Sumner, J.B. Journal of Biological Chemistry, 1926, 69: 435-441. (1946年诺贝尔化学奖)。
• Northrop, J.H. Journal of General Physiology, 1930, 13: 739-766.
• Lehman, I.R., Bessman, M.J., Simms, E.S., & Kornberg, A. Journal of Biological Chemistry, 1958, 233: 163. (1959年诺贝尔生理学或医学奖)。
• Blake, C.C.F., et al. Nature, 1965, 206: 757-761.
• Kruger, K., Grabowski, P.J., Zaug, A.J., Sands, J., Gottschling, D.E., & Cech, T.R. Cell, 1982, 31: 147-157. (1989年诺贝尔化学奖)。
• Lu, H.P., Xun, L., & Xie, X.S. Science, 1998, 282: 1877-1882.
• Chen, K., & Arnold, F.H. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1993, 90: 5618-5622. (2018年诺贝尔化学奖)。