碳酸酐酶催化.pdf

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1、碳酸酐酶催化 碳酸酐酶的超高催化效率与其锌离子密切相关。锌离子位于其活性中心底部，用于结合水分子，使其解离出氢离子的 pK 由 15.7 降低到 7，所以才能够在中性 pH 条件下迅速解离，产生羟离子，去亲核攻击二氧化碳，生成碳酸氢根。His64 对水分子的解离也有重要贡献。它会从锌结合的水分子中获取一个质子，然后转移到蛋白质表面，再将其释放到溶液中。这个过程成为质子梭（proton shuttle）。在其相邻的 63 位，小鼠是谷氨酸，而人类是位阻更小的甘氨酸，所以人类的碳酸酐酶活性更高。生物进化出了碳酸酐酶，它是已知转换数最高的酶之一，高达 60 万每秒，催化周期仅1.7 微秒。它已经接近

2、了扩散限制决定的速度常数上限，催化能力上接近完美。相对来说，一般涉及质子或基团转移的反应，转换数多在 1000 每秒数量级。碳酸酐酶，是一种含锌金属酶，迄今在哺乳动物体内已发现至少有 11 种同工酶，它们的结构、分布、性质各异，多与各种上皮细胞泌 H-和碳酸氢盐有关，通过催化 CO2 水化反应及某些脂、醛类水化反应，参与多种离子交换，维持机体内环境稳态。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。分布于人体内的肾小管上皮细胞、胃黏膜、胰腺、红细胞、中枢神经细胞和睫状体上皮细胞等组织中。在人类和动物的血液当中，碳酸酐酶是红细胞中主要的蛋白质成分之一，它的重要性地位和含量上都仅次于血红蛋白。