核酶
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核酶（ribozyme）是具有催化功能的RNA分子,是生物催化劑。核酶又稱核酸類酶、酶RNA、 核酶類酶RNA。 它的發(fā)現(xiàn)打破了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念。
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簡介
核酶(ribozyme)一詞用于描述具有催化活性的RNA, 即化學(xué)本質(zhì)是核糖核酸(RNA), 卻具有酶的催化功能。核酶的作用底物可以是不同的分子, 有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。核酶的功能很多,有的能夠切割RNA, 有的能夠切割DNA, 有些還具有RNA 連接酶、磷酸酶等活性。與蛋白質(zhì)酶相比，核酶的催化效率較低，是一種較為原始的催化酶。
核酶（ribozyme）是具有催化功能的RNA分子。核酶又稱核酸類酶、酶RNA、類酶RNA?！ ?/p>
反應(yīng)
大多數(shù)核酶通過催化轉(zhuǎn)磷酸酯和磷酸二酯鍵水解反應(yīng)參與RNA自身剪切、加工過程?！ ?/p>
發(fā)現(xiàn)
美國科學(xué)家T.Cech和S.Altman發(fā)現(xiàn)了核酶(ribozyme)。最早發(fā)現(xiàn)大腸桿菌RNaseP的蛋白質(zhì)部分除去后，在體外高濃度Mg2+存在下，與留下的RNA部分(MIRNA)具有與全酶相同的催化活性。
后來發(fā)現(xiàn)四膜蟲L19RNA在一定條件下能專一地催化寡聚核苷酸底物的切割與連接，具有核糖核酸酶和RNA聚合酶的活性?！ ?/p>
作用
隨著對核酶的深入研究，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到核酶在遺傳病，腫瘤和病毒性疾病上的潛力。
比如，對于艾滋病毒HIV的轉(zhuǎn)錄信息來源于RNA而非DNA，核酶能夠在特定位點(diǎn)切斷RNA，使得它失去活性。如果一個(gè)能專一識(shí)別HIV的RNA的核酶存在于被病毒感染的細(xì)胞內(nèi)，那么它就能建立抵抗入侵的第一防線。甚至，HIV確實(shí)進(jìn)入到了細(xì)胞并進(jìn)行了復(fù)制，RNA也可以在病毒生活史的不同階段切斷HIV的RNA而不影響自身的RNA。又如，白血病是造血系統(tǒng)的惡性腫瘤,目前尚缺少有效的治療方法。核酶的發(fā)現(xiàn)，尤其是錘頭狀核酶，為白血病的基因治療帶來了新的希望。近些年，在國外的一些國家已經(jīng)在小白鼠體內(nèi)得到較好的效果。
核酶是在對多種植物病毒衛(wèi)星RNA及類病毒RNA的自我剪接研究中 發(fā)現(xiàn)的，數(shù)量較少，常見于rRNA的內(nèi)含子。
核酶的具體作用主要有：
1. 核苷酸轉(zhuǎn)移作用。
2. 水解反應(yīng)，即磷酸二酯酶作用。
3. 磷酸轉(zhuǎn)移反應(yīng)，類似磷酸轉(zhuǎn)移酶作用。
4. 脫磷酸作用，即酸性磷酸酶作用。
5. RNA內(nèi)切反應(yīng)，即RNA限制性內(nèi)切酶作用。核酸內(nèi)切酶可以催化水解多核苷酸內(nèi)部的磷酸二酯鍵。有些核酸內(nèi)切酶僅水解5′磷酸二酯鍵，把磷酸基團(tuán)留在3′位置上，稱為5′-內(nèi)切酶；而有些僅水解3′-磷酸二酯鍵，把磷酸基團(tuán)留在5′位置上，稱為3′-內(nèi)切酶。能專一性地識(shí)別并水解雙鏈DNA上的特異核苷酸順序，稱為限制性核酸內(nèi)切酶（restriction endonuclease，簡稱限制酶）。當(dāng)外源DNA侵入細(xì)菌后，限制性內(nèi)切酶可將其水解切成片段，從而限制了外源DNA在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)，而細(xì)菌本身的DNA由于在該特異核苷酸順序處被甲基化酶修飾，不被水解，從而得到保護(hù)。限制性核酸內(nèi)切酶可被分成三種類型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶水解DNA需要消耗ATP，全酶中的部分亞基有通過在特殊堿基上補(bǔ)加甲基基團(tuán)對DNA進(jìn)行化學(xué)修飾的活性。Ⅱ型限制酶水解DNA不需要ATP也不以甲基化或其它方式修飾DNA，能在所識(shí)別的特殊核苷酸順序內(nèi)或附近切割DNA。因此，被廣泛用于DNA分子克隆和序列測定?！ ?/p>
影響
核酶的發(fā)現(xiàn)對于所有酶都是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念提出了挑戰(zhàn)。1989年，核酶的發(fā)現(xiàn)者T.Cech和S. Altman被授予 諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?！ ?/p>
補(bǔ)充
核酶隨著生物學(xué)的發(fā)展，不僅僅只是包括RNA，如今人們還人工合成了一些DNA也具有催化活性。所以現(xiàn)在的核酶應(yīng)該包括催化性DNA和催化性RNA兩大類，上面只是介紹了催化性RNA。
目前，催化性DNA只是人工合成的，并沒有發(fā)現(xiàn)有天然存在的。
酶的作用
酶制劑是近年來普遍應(yīng)用的面粉改良劑之一。生物酶加入小麥粉或制品中的作用相當(dāng)大，它能顯著改善面粉筋力，提高面粉品質(zhì)。酶制劑作為生物大分子物質(zhì)，屬于生物制劑，只要適量使用，一般不考慮其毒性，其安全性比其它改良劑要高的多，因此酶的應(yīng)用也倍受面粉企業(yè)的青睞。酶本身是活性細(xì)胞產(chǎn)生的活性蛋白質(zhì)，它的催化作用具有高度的專一性；酶的催化效率高，用量相當(dāng)少，工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)合算；操作條件溫和。故在面粉行業(yè)中也廣泛的應(yīng)用。面粉中常用的酶制劑是α-淀粉酶、脂肪氧化酶、葡萄糖氧化酶、半纖維素酶、蛋白酶，植酸酶，它們對面粉品質(zhì)均有較好的改良作用。
在自然狀態(tài)下，植酸與不同的陽離子或蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，限制了日糧中蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)的消化吸收，悉尼大學(xué)的試驗(yàn)證明：植酸可降低家禽的生產(chǎn)性能，植酸的抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng)早已引起人們的關(guān)注，但有關(guān)植酸影響畜禽生產(chǎn)性能的資料卻很少。植酸對營養(yǎng)物質(zhì)的不良影響表現(xiàn)為降低動(dòng)物的生產(chǎn)性能，
并且這種影響隨植酸含量增加而加大。最近悉尼大學(xué)的試驗(yàn)驗(yàn)證了通過在日糧中添加酶他富植酸酶可得到有效改善。其它大量的試驗(yàn)也驗(yàn)證了酶他富不僅可促進(jìn)植酸磷的消化吸收，還可促進(jìn)其它營養(yǎng)物質(zhì)的利用。
試驗(yàn)表明，日糧中添加微生物植酸酶不僅可促進(jìn)磷的吸收，還可提高Ca、Zn、蛋白質(zhì)和氨基酸的利用率。飼料工業(yè)對微生物植酸酶的認(rèn)識(shí)和接受，不僅取決于它的作用效果，還決定于植酸酶價(jià)格、產(chǎn)品穩(wěn)定性和易操作性。植酸酶能否取得和添加無機(jī)磷一樣的經(jīng)濟(jì)效益，決定于植酸酶的額外效應(yīng)，特別是可促進(jìn)蛋白質(zhì)和氨基酸的利用方面。如果在綜合評定時(shí)考慮后兩個(gè)因素，植酸酶的經(jīng)濟(jì)效益將更明顯。綜上所述，使用植酸酶促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的利用，降低磷排出，減少環(huán)境污染的潛力是巨大的。
酶制劑在油脂中的應(yīng)用很多也很有意義，但由于過去存在著成本問題，使用尚不廣泛。隨著酶制劑生產(chǎn)規(guī)模的增加，成本逐漸降低，且產(chǎn)品本身越來越趨于成熟. 酶法轉(zhuǎn)化甘油三酯油脂是人類食品的主要營養(yǎng)成分，既賦予食品不可缺少的風(fēng)味，又提供人體的熱量來源。然而，隨著社會(huì)進(jìn)步和科技的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)油脂作為甘油三酯的形式容易在人體血管中沉積，從而導(dǎo)致肥胖和心腦血管疾病的發(fā)生。利用酶制劑通過酯交換可使甘油三酯轉(zhuǎn)化為甘油二酯，在小腸內(nèi)消化吸收，并作為能源消耗掉，不會(huì)再形成脂肪，在食用口感上卻不會(huì)發(fā)生變化。與傳統(tǒng)食用油相比，甘油二酯可降低血脂，長期食用還可以防止體內(nèi)脂肪尤其是內(nèi)源性脂肪的積累，可以說是真正的健康油脂。目前，國外已經(jīng)開發(fā)出了商品化的甘油二酯烹調(diào)油。
生產(chǎn)人造奶油和起酥油酶技術(shù)在起酥油和人造奶油的生產(chǎn)方面也有很好的應(yīng)用。
這是因?yàn)橐源?a href="/w/%E8%B1%86%E6%B2%B9" title="豆油">豆油為原料氫化生產(chǎn)出來的人造奶油會(huì)生成反式酸，這種反式酸已被證明對人體是有害的. 利用酶制劑進(jìn)行酯交換生產(chǎn)則可避免生成反式酸，目前已經(jīng)有國際大型食品企業(yè)開始利用酶技術(shù)進(jìn)行不含反式酸的人造奶油的生產(chǎn)。相對于谷物食品而言，酶制劑在油脂行業(yè)的應(yīng)用雖然起步較晚，但其發(fā)展勢頭將更為迅猛。酶技術(shù)在很多傳統(tǒng)的食品加工行業(yè)越來越被關(guān)注，包括動(dòng)植物蛋白原料的深加工、保健與營養(yǎng)制品、乳制品、調(diào)味品和嬰兒食品等。在對動(dòng)物蛋白的深加丁中，利用酶制劑改善香腸的風(fēng)味就是一種絕佳的表現(xiàn)。香腸在加工過程中經(jīng)高溫滅菌，易導(dǎo)致風(fēng)味損失。但酶法肉類抽提物可以強(qiáng)化香腸的天然肉香味。目前，這一技術(shù)被中國的大型肉類加工企業(yè)廣泛采納并已用于肉骨的加工。在植物蛋白方面，現(xiàn)在傳統(tǒng)的大豆蛋白已經(jīng)不能滿足新應(yīng)用的需要，而以酶制劑對傳統(tǒng)大豆分離蛋白進(jìn)行修飾，改變其功能特性，如增強(qiáng)其保健和營養(yǎng)性、提高其溶解性等，從而大大擴(kuò)展大豆分離蛋白的應(yīng)用市場，包括將其添加于飲料和乳制品當(dāng)中。而且，酶在提升酵母抽提物的風(fēng)味和得率、改善嬰兒食品的可吸收消化性、實(shí)現(xiàn)植物原料有效成分的提取等食品加工中都發(fā)揮著不可或缺的作用。
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