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1、 编号 EC4 2 1 1 一种锌酶 催化碳酸分解成二氧化碳和水的可逆反应 碳酸酐酶carbonicanhydrase 1 1940年发现的第一个锌酶 也是最重要的锌酶 现已报道有80多种锌酶 居各类金属的首位 广泛存在动物 植物及微生物中 可逆催化二氧化碳的水合作用 碳酸酐酶是红细胞的主要蛋白质成分之一 在红细胞中的地位仅次于血红蛋白 催化CO2 H2OHCO3 H 反应 酶加速二氧化碳水合的因子在107左右 2 碳酸酐酶的功能 1 在血液及其他组织中维持酸碱平衡 2 帮助体内组织排除二氧化碳 3 确保以CO2和HCO3 为催化底物的酶保持适度的底物浓度 3 碳酸酐酶对于人和动物的呼吸作用极
2、为重要 在人与动物体内 由碳酸酐酶催化CO2和H2O合成HCO3 当HCO3 随血液循环到肺泡后 又由碳酸酐酶催化使它解离为CO2排出体外 CO2 H2O HCO3 H 4 碳酸酐酶的功能 5 碳酸酐酶的结构 碳酸酐酶的分子质量约为30kDa 由单一肽链组成 包含约260个氨基酸残基 每个酶分子含一个Zn II 离子 人碳酸酐酶呈椭球形 分子中部有一个袋形空腔 深约1 5nm 腔口宽约2 0nm Zn2 就结合在这个空腔底部 椭圆球形 肽链组氨酸3个咪唑氮原子配位 第四个可能为水或羟基占据 为畸变四面体 Zn2 在碳酸酐酶中是活性中心 6 椭圆球形 肽链组氨酸 94 96和119 3个咪唑氮原
3、子配位 第四个可能为水或羟基占据 为畸变四面体 碳酸酐酶晶体结构 整个蛋白链折合成椭球状 其二级结构中主要为 折叠片 但也有部分的 螺旋 7 1 5nm 2 0nm 缬氨酸 组氨酸 亲水 His 64 Thr 199 Glu 106疏水 Val 143 Val 121 Trp 209 Leu 198 8 亮氨酸 色氨酸 组氨酸 苏氨酸 谷氨酸 亮氨酸 缬氨酸 苏氨酸 色氨酸 组氨酸 谷氨酸 9 在碳酸酐酶的活性中心 Zn II 由三个组氨酸残基的咪唑氮原子和一个水分子或氢氧根离子配位 形成一个畸变的四面体结构 在配位原子附近的一个苏氨酸和一个谷氨酸组成一个氢键网络稳定His3Zn OH结构 由两个缬氨酸 色氨酸和亮氨酸构成一个疏水口袋 其功能被认为是将CO2固定在该疏水空腔内 使His3Zn OH对CO2直接进行亲核进攻 10 结构与功能的关系 该疏水袋能结合底物CO2 是催化底物的预催化结合位点强大的氢键网状系统及疏水袋的存在能够增加酶分子中Zn2 连接的稳定性 很好地固定底物CO2所在的位置 加强与Zn2 相连的H2O HO 对CO2的亲核能力 11 碳酸酐酶催化机理 12 碳酸酐酶的水解作用过程 CO2的水合 CO2 H2O HCO3 H 13 异构化 缓冲液 14
