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編號(hào)：EC4.2.1.1。一種鋅酶，催化碳酸分解成二氧化碳和水的可逆反應(yīng)碳酸酐酶carbonicanhydrase1
11940年發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)鋅酶，也是最重要的鋅酶?，F(xiàn)已報(bào)道有80多種鋅酶，居各類金屬的首位。廣泛存在動(dòng)物、植物及微生物中。可逆催化二氧化碳的水合作用。碳酸酐酶是紅細(xì)胞的主要蛋白質(zhì)成分之一，在紅細(xì)胞中的地位僅次于血紅蛋白。催化CO2+H2OHCO3-+H+反應(yīng)，酶加速二氧化碳水合的因子在107左右。2
2碳酸酐酶的功能1.在血液及其他組織中維持酸堿平衡。2.幫助體內(nèi)組織排除二氧化碳。3.確保以CO2和HCO3-為催化底物的酶保持適度的底物濃度3
3碳酸酐酶對(duì)于人和動(dòng)物的呼吸作用極為重要。在人與動(dòng)物體內(nèi)，由碳酸酐酶催化CO2和H2O合成HCO3-,當(dāng)HCO3-隨血液循環(huán)到肺泡后，又由碳酸酐酶催化使它解離為CO2排出體外。CO2+H2O=HCO3-+H+4
4碳酸酐酶的功能5
5碳酸酐酶的結(jié)構(gòu)碳酸酐酶的分子質(zhì)量約為30kDa，由單一肽鏈組成，包含約260個(gè)氨基酸殘基，每個(gè)酶分子含一個(gè)Zn(II)離子。人碳酸酐酶呈橢球形，分子中部有一個(gè)袋形空腔，深約1.5nm，腔口寬約2.0nm，Zn2+就結(jié)合在這個(gè)空腔底部。橢圓球形，肽鏈組氨酸3個(gè)咪唑氮原子配位，第四個(gè)可能為水或羥基占據(jù)。為畸變四面體。Zn2+在碳酸酐酶中是活性中心。6
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8亮氨酸纈氨酸蘇氨酸色氨酸組氨酸谷氨酸9
9在碳酸酐酶的活性中心，Zn(II)由三個(gè)組氨酸殘基的咪唑氮原子和一個(gè)水分子或氫氧根離子配位，形成一個(gè)畸變的四面體結(jié)構(gòu)。在配位原子附近的一個(gè)蘇氨酸和一個(gè)谷氨酸組成一個(gè)氫鍵網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定His3Zn－OH結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)纈氨酸、色氨酸和亮氨酸構(gòu)成一個(gè)疏水口袋，其功能被認(rèn)為是將CO2固定在該疏水空腔內(nèi)，使His3Zn－OH對(duì)CO2直接進(jìn)行親核進(jìn)攻。10
10結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系該疏水袋能結(jié)合底物CO2,是催化底物的預(yù)催化結(jié)合位點(diǎn)強(qiáng)大的氫鍵網(wǎng)狀系統(tǒng)及疏水袋的存在能夠增加酶分子中Zn2+連接的穩(wěn)定性,很好地固定底物CO2所在的位置,加強(qiáng)與Zn2+相連的H2O/HO-對(duì)CO2的親核能力11
11碳酸酐酶催化機(jī)理12
12碳酸酐酶的水解作用過程（CO2的水合）CO2+H2O??HCO3-+H+13異構(gòu)化緩沖液
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