碳酸酐酶II.ppt

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1、碳酸酐酶IICarbonicAnhydraseII1.概念碳酸酐酶(carbonicanhydrases，CAs)是一系列含锌的金属酶，它能可逆性地催化二氧化碳的水合反应．CO2(g)+H2O→H2CO3CAs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。碳酸酐酶含一条卷曲的蛋白质链和一个锌（Ⅱ）离子。分子量约为30000。锌离子处于变形四面体的配位环境。碳酸酐酶主要功能：在血液及其他组织中维持酸碱平衡。帮助体内组织排除二氧化碳。确保以CO2和HCO3-为催化底物的酶保持适度的底物浓度。2.碳酸酐酶的分类及其分布碳酸酐酶(carbonicanhydr

2、ase,CA)至少有15种同工酶，到目前为止所发现的碳酸酐酶主要可以分为α，β，γ，δ四类，其中哺乳动物中的碳酸酐酶均属于α类碳酸酐酶；其中研究最广、与人类关系最密切的是CA-II。碳酸酐酶的同工酶其结构、动力学性质、对抑制剂的敏感性、组织内的分布及亚细胞的定位均有不同。碳酸酐酶在人体中的分布同工酶基因分子量在细胞中位置在组织中位置酶的比活性（human）CA-ICA129kDa细胞质红血细胞和胃肠道2.0*10^5CA-IICA229kDa细胞质广泛分布1.4*10^6CA-IIICA329kDa细胞质8%的可溶性蛋白在肌肉中1.3*10^4CA-IVCA435kDa细胞外与糖磷脂酰肌醇相连

3、胃肠道，肾，血管内皮细胞1.1*10^6CA-VACA5A34.7kDa线粒体肝脏2.9*10^5CA-VBCA5B36.4kDa线粒体广泛分布9.5*10^5CA-VICA639-42kDa分泌腺唾液和母乳3.4*10^5CA-VIICA729kDa细胞质广泛分布9.5*10^5CA-IXCA954,58kDa相关细胞膜胃肠道，某些癌症1.1*10^6CA-XIICA1244kDa细胞外的活性中心肾脏，某些癌症4.2*10^5CA-XIIICA1329kDa细胞质广泛分布1.5*10^5CA-XIVCA1454kDa细胞外的活性中心肾脏，心脏，骨骼肌，大脑3.1*10^5CA-XVCA153

4、4-36kDa细胞外与糖磷脂酰肌醇相连肾4.7*10^53.结构碳酸酐酶Ⅱ的活性中心主要由两部分组成:①三个组氨酸残基(His-94His-96和His-119)和一个水分子与一个锌原子配位所形成的一个畸变四面体结构.苏氨酸-199是锌结合水的氢键接受体，对维持CA的活性起着不可缺少的作用②在上述畸变四面体的邻近处有一个由Leu-198,Val-143,Val-121,Trp-209组成的结合有CO2的疏水袋和由Thr-199、His-64所组成的一个质子转移通道。由Val-143Val-121Trp-209和Leu-198所构成的疏水口袋的功能被认为是将CO2固定在疏水空腔内以便His3Zn

5、OH对CO2直接进行亲核进攻。3.催化机理Lipscomb机理：在Lipscomb机理中,Zn-HCO3-中间体具有双齿配位结构特征,即两个羰基氧原子都可与锌离子配位;Lindskog机理：在Lindskog机理中,Zn-HCO3-中间体具有单齿配位结构特征,即只有一个羰基氧原子与锌离子配位,另外一个氧原子不与锌离子配位或仅与锌离子弱配位。3.催化机理3.催化机理有研究表明，在有酶存在的环境下，Lipscomb机理是最佳的异构化途径。模型化合物的研究历程但是，最新研究表明中间体中HCO3-的配位方式不是主要问题，邻近氨基酸残基Thr-199在催化过程中发挥更重要的作用。研究表明，Thr-199

6、的催化作用是稳定Lindskog中间体的结构，有利于质子转移，同时降低Lipscomb中间体的稳定性以便H2O取代配位的HCO3-。Thr-199的重要性Thankyou!