含锌酶——碳酸酐酶

1、 碳酸酐酶碳酸酐酶Carbonic Carbonic Anhydrase(CA) Anhydrase(CA) 目录目录1 1、简介、简介2 2、结构结构3 3、金属配位环境金属配位环境4 4、酶催化机理酶催化机理5 5、生理生理功能功能 碳酸酐酶碳酸酐酶是是红红细胞细胞的的主主要蛋白质成分之一，在红细要蛋白质成分之一，在红细胞中的地位胞中的地位仅次于仅次于血红蛋白。血红蛋白。 1940年发现的第一个年发现的第一个锌酶锌酶，也是最重要的锌酶。，也是最重要的锌酶。现已报道有现已报道有80多种锌酶，居各类金属的首位。多种锌酶，居各类金属的首位。 人和动物碳酸酐酶相对分子量是人和动物碳酸酐酶相对分子量

2、是30000，单一肽单一肽链链组成组成，酶蛋白，酶蛋白含约含约260个氨基酸残基个氨基酸残基。 广泛广泛分布于动物的组织分布于动物的组织中，在植物、微生物体中，在植物、微生物体内也内也存在。存在。 催化催化COCO2 2 + H + H2 2O HCOO HCO3 3- - + H + H+ +反应，酶反应，酶加速二氧化碳水合的因子在加速二氧化碳水合的因子在107左右。左右。简介简介结构及活性位点结构及活性位点亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸缬氨酸缬氨酸在配位原子附近的在配位原子附近的一个一个苏氨酸苏氨酸和一个和一个谷氨酸谷氨酸组成一个组成一个氢氢键网络键网络稳定稳定His3ZnOH结构结构由两个缬氨

3、酸、色氨酸由两个缬氨酸、色氨酸和亮氨酸构成一个和亮氨酸构成一个疏水疏水口袋口袋，其功能被认为是，其功能被认为是将将CO2固定固定在该疏水空腔在该疏水空腔内，内，使使His3ZnOH对对CO2直接直接进行亲核进攻进行亲核进攻苏氨酸苏氨酸谷氨酸谷氨酸碳酸酐酶碳酸酐酶邻菲邻菲咯啉咯啉ZnZn的作用的作用酶失去酶失去活性活性Zn对于酶对于酶发挥活性发挥活性必不可少必不可少天然碳酸酐酶天然碳酸酐酶脱脱Zn的酶蛋白的酶蛋白旋光旋光色散色散三级结三级结构相同构相同Zn不是起稳不是起稳定结构的作定结构的作用而是起活用而是起活性中心的作性中心的作用用除去锌除去锌离子离子Zn的作用的作用 Zn能否被其它离子取代？

4、能否被其它离子取代？脱脱Zn酶酶蛋白蛋白加加Co离子离子恢复恢复50%的活性的活性加加Cu离子离子加加Ni离子离子几乎无几乎无活性活性活性远小于活性远小于Co离子离子碳酸酐酶催化机理碳酸酐酶催化机理生理功能生理功能 它在红血球中具有对碳酸和碳酸氢根的迅速它在红血球中具有对碳酸和碳酸氢根的迅速转换的作用。在胃中对转换的作用。在胃中对盐酸的分泌盐酸的分泌起作用，起作用，一般来说，具有一般来说，具有调节体液调节体液pH的作用。另外认的作用。另外认为与植物的为与植物的光合作用光合作用有关系有关系。 还能还能催化酯催化酯（如羧酸酯、磷酸酯等）（如羧酸酯、磷酸酯等）和醛和醛类类等物质的水解反应等物质的水解

5、反应 微生物中含有碳酸酐酶，对自然界微生物中含有碳酸酐酶，对自然界碳酸盐岩碳酸盐岩溶解溶解的催化及大气中的催化及大气中CO2沉降沉降有着重要有着重要意义意义生理功能生理功能碳酸酐酶的抑制碳酸酐酶的抑制 第第4配位的配位的水分子对催化功能至关重要水分子对催化功能至关重要，如果将水分子从第四配位点取代，碳酸酐如果将水分子从第四配位点取代，碳酸酐酶的催化活性会受到酶的催化活性会受到抑制抑制 卤素离子、羧酸根、酚、醇、咪唑、羧酸卤素离子、羧酸根、酚、醇、咪唑、羧酸酰胺、硫酰胺、硫氰酸根酰胺、硫酰胺、硫氰酸根等会等会与水分子竞与水分子竞争争配配位，能不同程度地位，能不同程度地抑制抑制碳酸酐酶的催碳酸酐酶的催化活性化活性碳酸酐酶抑制剂碳酸酐酶抑制剂 CACA在睫状体上皮细胞中催化在睫状体上皮细胞中催化COCO2 2和和H H2 2O O生成生成HCOHCO3 3- -，透过腔膜分泌于房水，为了透过腔膜分泌于房水，为了保持保持房水房水的的电中性电中性，NaNa+ +分泌分泌增加，同时带动增加，同时带动ClCl- -向房水向房水移动移动 房水浓度增大，形成房水浓度增大，形成高渗压高渗压，促进，促进H H2 2O O向房水向房水流动。而流动。而青光眼青光眼病人由于病人由于房水回流不畅房水回流不畅，引，引起眼压起眼压升高升高 CACA抑制剂抑制剂（CAIsCAIs）