在生物化學中，同工酶（也稱為同工酶或更普遍地稱為酶的多種形式）是氨基酸序列不同但催化相同化學反應的酶。 同工酶通常具有不同的動力學參數（例如不同的 KM 值），或者受到不同的調節。 它們允許微調新陳代謝以滿足給定組織或發育階段的特殊需要。

在許多情況下，同工酶由隨時間而分化的同源基因編碼。 嚴格地說，催化同一反應的具有不同氨基酸序列的酶，如果由不同基因編碼，則稱為同工酶；如果由同一基因的不同等位基因編碼，則稱為同種酶； 這兩個術語經常互換使用。

同工酶首先由 R. L. Hunter 和 Clement Markert (1957) 描述，他們將它們定義為具有相同功能并存在于同一個體中的同一酶的不同變體。 該定義包括 (1) 酶變體，它們是不同基因的產物，因此代表不同的基因座（描述為同工酶）和 (2) 酶是同一基因的不同等位基因的產物（描述為同種酶）。

同工酶通常是基因復制的結果，但也可能來自多倍體化或核酸雜交。 隨著進化時間的推移，如果新變體的功能與原始變體保持相同，那么隨著突變的積累，一個或另一個變體很可能會丟失，從而產生假基因。 然而，如果突變沒有立即阻止酶發揮作用，而是改變了它的功能或其表達模式，那么這兩個變體可能都受到自然選擇的青睞，并變得專門用于不同的功能。 例如，它們可能在不同的發育階段或不同的組織中表達。

同位酶可能由點突變或影響基因編碼序列的插入-缺失 (indel) 事件引起。 與任何其他新突變一樣，新同種酶可能會發生三種情況：

• 新等位基因很可能是無功能的——在這種情況下，它可能會導致低適應性并通過自然選擇從種群中移除。
• 或者，如果發生變化的氨基酸殘基位于酶的相對不重要的部分（例如，距離活性位點很遠），則突變可能是選擇性中性的并且會發生遺傳漂變。</li >
• 在極少數情況下，突變可能會產生一種更有效的酶，或者可以催化略有不同的化學反應的酶，在這種情況下，突變可能會導致適應性增加，并受到自然選擇的青睞。< /li>

同工酶的一個例子是葡糖激酶，它是己糖激酶的一種變體，它不受 6-磷酸葡萄糖的抑制。 其不同的調節特性和對葡萄糖的較低親和力（與其他己糖激酶相比）使其能夠在特定器官的細胞中發揮不同的功能，例如控制胰腺 β 細胞釋放胰島素，或啟動肝細胞糖原合成 . 這兩個過程必須僅在葡萄糖豐富時發生。

1.) 乳酸脫氫酶是由兩個不同的亞基組成的四聚體，即 H 型和 M 型。 這些根據組織以不同的組合組合：

2.) 肌酸磷酸激酶的同工酶：肌酸激酶 (CK) 或肌酸磷酸激酶 (CPK) 催化磷酸肌酸向肌酸的相互轉化。

CPK 存在于 3 種同工酶中。 每個同工酶都是 2 個亞基 M（肌肉）、B（腦）或兩者的二聚體

3.) 堿性磷酸酶的同工酶：已鑒定出六種同工酶。 酶是單體，同工酶因碳水化合物含量（唾液酸殘基）的不同而不同。 最重要的 ALP 同工酶是 α1-ALP、α2-熱不穩定 ALP、α2-熱穩定 ALP、前-β ALP 和 γ-ALP。 α2 不耐熱 ALP 的增加表明肝炎，而前 β ALP 表明骨病。

同工酶（和同種酶）是同一種酶的變體。 除非它們的生化特性相同，例如它們的底物和酶動力學，否則它們可以通過生化測定來區分。 然而，這種差異通常是微妙的，特別是在通常是中性變體的同位素酶之間。 這種微妙之處是意料之中的，因為兩種在功能上有顯著差異的酶不太可能被鑒定為同工酶。

雖然同工酶在功能上可能幾乎相同，但它們可能在其他方面有所不同。 特別是，改變酶電荷的氨基酸取代很容易通過凝膠電泳鑒定，這構成了使用同工酶作為分子標記的基礎。 為了識別同工酶，粗蛋白提取物是通過用提取物研磨動物或植物組織制成的。