酵素活性單位與換算

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建立於 2026年10月31日

學習重點 熟記定義：1 U＝1 IU＝1 μmol/min；1 katal（kat）＝1 mol/s。 掌握換算：1 U＝1.67×10⁻⁸ kat；1 kat＝6×10⁷ U；1 nkat/L＝0.06 U/L。 區分活性與活性濃度：U、kat 表示酵素活性；U/L、kat/L 表示每公升檢體所含的酵素活性。 會算兩類題型：由產物量除以時間求活性，或由吸光度變化配合莫耳吸光係數、光徑及體積比求原檢體活性濃度。 核心觀念 一、酵素活性單位的意義 酵素活性描述酵素催化反應的能力，必須在指定的溫度、pH、受質濃度等條件下測定。活性高，表示在該條件下每單位時間可催化較多受質轉變；不能直接把活性換成酵素的重量。 比較項目國際單位 U／IUSI 單位 katal（kat） 定義每分鐘催化 1 μmol 受質轉變所需的酵素量每秒催化 1 mol 受質轉變所需的酵素量 物質量基準μmol，微莫耳mol，莫耳 時間基準min，分鐘s，秒 等式1 U＝1 IU＝1 μmol/min1 kat＝1 mol/s 活性濃度U/L 或 IU/Lkat/L 本單元中 U 與 IU 可視為相同。若受質消耗與產物生成的化學計量比為 1：1，也可將 1 U 表述為每分鐘催化產生 1 μmol 產物所需的酵素量。若監測物與受質並非 1：1，則須另依反應計量關係換算。 二、U 與 kat 的換算 換算需同時處理物質量與時間：1 μmol＝10⁻⁶ mol，1 min＝60 s。 1 U＝1 μmol/min＝10⁻⁶ mol/60 s＝1.67×10⁻⁸ kat。 反向換算時，1 mol/s＝60 mol/min，再將 mol 換成 μmol： 1 kat＝60×10⁶ μmol/min＝6×10⁷ U。 若兩側均為每公升的活性濃度，換算倍率相同：U/L 換成 kat/L，乘以 1.67×10⁻⁸；kat/L 換成 U/L，乘以 6×10⁷。例如： 2×10⁻⁶ kat/L×6×10⁷ U/kat＝120 U/L＝120 IU/L。 三、字首 μ、n 與活性濃度換算 μ（micro）代表 10⁻⁶，n（nano）代表 10⁻⁹。nkat 是十億分之一 kat，換算時不可漏掉字首。 原單位換成 U 或 U/L 1 kat6×10⁷ U 1 μkat60 U 1 nkat0.06 U 1 nkat/L0.06 U/L 1 U/L約 16.7 nkat/L，亦即 1.67×10⁻⁸ kat/L 其中，1 nkat/L＝10⁻⁹ kat/L×6×10⁷ U/kat＝0.06 U/L。因此「60 U/L」對應的是 1 μkat/L。 四、由產物生成量計算活性 在反應速率可視為穩定，且產物與受質為 1：1 的情況下： 活性（U）＝產物量（μmol）÷反應時間（min）。 活性濃度（U/L）＝產物量（μmol）÷反應時間（min）÷檢體體積（L）。 例如，1 L 血清於指定溫度反應 6 分鐘，產生 24 μmol 產物，則活性為 24÷6＝4 U；再除以血清體積 1 L，得到4 IU/L。 直接計算時，分母應使用提供酵素的檢體體積。產物量除以時間後若只得到 U，尚未完成每公升檢體活性濃度的計算。 五、由吸光度變化計算活性 比色法利用 Beer–Lambert 定律：A＝εlc。A 為吸光度，ε 為莫耳吸光係數，l 為光徑，c 為被監測物的濃度。 若 ε 的單位為 L mol⁻¹ cm⁻¹，光徑以 cm 表示，則|ΔA/Δt|÷（εl）可求得反應液內被監測物的濃度變化速率。吸光度上升或下降均可用來測定活性，計算時取有效變化速率的大小。 當被監測物的變化與受質轉變為 1：1 時： 原檢體活性濃度（kat/L）＝[|ΔA/s|÷（εl）]×（總反應體積÷檢體體積）。 原檢體活性濃度（U/L）＝[|ΔA/min|÷（εl）]×（總反應體積÷檢體體積）×10⁶。 體積比的分子與分母須使用相同單位。總反應體積包含檢體與試劑；乘上總體積與檢體體積之比，是把反應液中測得的速率回推為原檢體活性濃度。 以 10 μL 檢體加入 240 μL 試劑為例，總體積為 250 μL，體積比為 25。若 ΔA/s＝0.02，ε＝0.5 L mol⁻¹ cm⁻¹，並以光徑 1 cm 計算： 原檢體活性濃度＝0.02÷（0.5×1）×25＝1 kat/L。此處已使用 mol 與秒，不必再乘 10⁶。 若以 50 μL 血清測定，總反應體積為 2 mL，ΔA/min＝0.0311，NADH 在 340 nm 的 ε＝6220 L mol⁻¹ cm⁻¹，以光徑 1 cm 計算： 體積比＝2000÷50＝40；反應液濃度變化速率＝0.0311÷6220＝5×10⁻⁶ mol/L/min。 原血清活性濃度＝5×10⁻⁶×40×10⁶＝200 IU/L。 上述比色計算採光徑 1 cm；若題目另給光徑，須代入實際數值。ε 的單位也必須確認，若以 mmol 為物質量基準，便不能直接套用以 mol 為基準的換算倍率。 常考陷阱 把 U 寫成每秒 1 μmol：U 的時間基準是分鐘；「每秒 1 mol」才是 kat。 把 μmol、mmol、mol 混為一談：1 U 對應 1 μmol/min；1 kat 對應 1 mol/s，不能任意替換物質量單位。 將 kat 說成放射性單位：kat 是催化活性的 SI 單位。 只換 mol 與 μmol，漏掉 60：1 kat＝6×10⁷ U；1 U＝1.67×10⁻⁸ kat。 遺漏 n 字首：1 U/L 約為 16.7 nkat/L；寫成 16.7 kat/L 即錯。1 nkat/L＝0.06 U/L。 總體積少算檢體：檢體加入試劑後，須先相加求總反應體積；若已給總體積，則不再重複加檢體。 漏乘體積比：吸光度反映反應混合液的變化，求原檢體活性濃度須乘總反應體積／檢體體積。 秒與分鐘混用：以 mol/s 求得的是 kat；以 μmol/min 求得的是 U。套公式前先確認時間與 ε 的單位。 記憶口訣 「U 微莫耳每分鐘，kat 莫耳每一秒；秒分六十要算到，奈 kat 換 U 零點零六。」 「吸光除以 ε 與光徑，再乘總量比檢體；mol 換成微莫耳，百萬倍率別忘記。」