酵素的單位有二種，即 International unit （U）及katal（kat），下列敘述何者最適當？

本題觀念：

本題主要測驗考生對於**酵素活性單位（Enzyme Activity Units）**定義的掌握度，特別是傳統單位 International Unit (U) 與國際單位制（SI unit）Katal (kat) 之間的區別與具體定義。

選項分析

• A. U是指每秒能催化 1 μmol受質之酵素活性：
  • 錯誤。International Unit (U) 的定義是基於每分鐘 (per minute)，而非每秒。正確定義應為每分鐘催化 1 μmol 受質。
• B. U是指每分鐘能催化 1 μmol受質之酵素活性：
  • 正確。這是 International Unit (U) 的標準定義。1 U 定義為在特定條件（如溫度、pH）下，每分鐘（minute）能催化轉換 **1 微摩爾（μmol）**受質的酵素量。
• C. kat是指每秒能催化 1 μmol受質之酵素活性：
  • 錯誤。Katal (kat) 是 SI 單位，其定義為每秒（second）催化轉換 **1 摩爾（mol）**受質的酵素量。選項中提到的是 "1 μmol"，這實際上是 1 microkatal (μkat) 的定義，而非 1 kat。
• D. kat是指每分鐘能催化 1 μmol受質之酵素活性：
  • 錯誤。Katal 的時間單位是秒（second），受質量是摩爾（mol）。此選項描述的其實是 1 U 的定義（若忽略單位名稱錯誤）。

答案解析

正確答案為 B。

酵素活性的測量是基於其催化反應的速率。

1. International Unit (U 或 IU)：由國際生化學會（IUB）於 1961 年建議使用。定義為：在最適條件下，每分鐘（min） 催化 1 μmol (10⁻⁶ mol) 受質轉變為產物所需的酵素量。
   • 公式：$1 \text{ U} = 1 \mu\text{mol/min}$
2. Katal (kat)：是國際單位制（SI）推薦的酵素活性單位（1999年正式採用）。定義為：在最適條件下，每秒（sec） 催化 1 mol 受質轉變為產物所需的酵素量。
   • 公式：$1 \text{ kat} = 1 \text{ mol/s}$

由於 1 mol = $10^6$ μmol，且 1 min = 60 s，兩者換算關係如下： $1 \text{ U} = \frac{1 \mu\text{mol}}{1 \text{ min}} = \frac{10^{-6} \text{ mol}}{60 \text{ s}} \approx 16.67 \times 10^{-9} \text{ mol/s} = 16.67 \text{ nkat (nanokatal)}$ 反之，$1 \text{ kat} = 6 \times 10^7 \text{ U}$。

因為 kat 這個單位對於一般酵素反應來說過大，臨床檢驗與實驗室習慣上仍廣泛使用 U 作為單位。

核心知識點

考生應牢記以下定義與換算，這是臨床生化學及酵素動力學的基礎：

1. International Unit (U):
   • 受質量：1 μmol ($10^{-6}$ mol)
   • 時間：1 minute
   • 臨床常用單位。
2. Katal (kat):
   • 受質量：1 mol
   • 時間：1 second
   • SI 標準單位。
3. 換算: $1 \text{ U} \approx 16.67 \text{ nkat}$ ($1 \text{ kat} = 60 \times 10^6 \text{ U}$)。

臨床重要性

雖然 Katal 是標準 SI 單位，但在台灣及全球的醫療檢驗報告中（如肝功能 AST, ALT 或胰臟澱粉酶 Amylase），U/L (Units per liter) 仍是目前臨床最通用的表達方式。醫檢師需理解兩者差異，以便在閱讀不同來源的文獻或操作新型分析儀器（部分歐洲系統可能使用 kat）時能進行正確換算。

參考資料

1. Enzyme unit - Wikipedia
2. Katal - Wikipedia
3. Units of Enzyme Activity - Lab Terminology