碳酸酐酶修改.pptx

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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+H2O HCO3-+H+反应，酶加速二氧化碳水合的因子在107左右。1第1页/共14页碳酸酐酶的功能碳酸酐酶的功能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2第2页/共14页 碳酸酐酶对于人和动物的呼吸作用极为重要。在人与动物体内，由碳酸酐酶催化CO2和H2O合成HCO3-,当HCO3

2、-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+3第3页/共14页碳酸酐酶的功能碳酸酐酶的功能4第4页/共14页碳酸酐酶的结构碳酸酐酶的结构 碳酸酐酶的分子质量约为30 kDa，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1.5 nm，腔口宽约 2.0 nm，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。5第5页/共14页椭圆球形，肽链组氨酸（9494、9696和119

3、119）3 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。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。61.5nm2.0nm第6页/共14页缬氨酸组氨酸亲水：His-64、Thr-199、Glu-106疏水：Val-143、Val-121、Trp-209、Leu-1987亮氨酸色氨酸组氨酸苏氨酸谷氨酸第7页/共14页亮氨酸缬氨酸苏氨酸色氨酸组氨酸谷氨酸8第8页/共14页 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

4、络稳定His3ZnOH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His3ZnOH对CO2直接进行亲核进攻。9第9页/共14页结构与功能的关系结构与功能的关系 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10第10页/共14页碳酸酐酶催化机理11第11页/共14页碳酸酐酶的水解作用过程（碳酸酐酶的水解作用过程（CO2的水合）的水合）CO2+H2O HCO3-+H+12异构化异构化缓冲液缓冲液第12页/共14页13第13页/共14页14谢谢您的观看！第14页/共14页