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3. 锌与酶

　　在人和生物体内， 锌参与多种新陈代谢过程， 包括糖类、脂类、蛋白质和核酸等的合成和分解过程， 这些多与含锌的酶广泛存在于体内有关。锌是这些含锌酶发挥生物功能的必需元素。锌离子在酶中可结合活性部位。酶的活性部位或者称活性中心是指酶分子中直接和底物( 即酶催化的反应中的反应物) 结合， 并且和酶催化作用直接有关的部分。锌离子还可以与酶中的其他部位结合， 例如稳定酶分子结构的部位， 所以， 对酶的作用来说， 不能没有锌。其他的金属，

　　例如镉、镍、锰、铁和汞可取代其中的锌， 取代后的酶有时仍有催化作用。到1983 年止， 已知的含锌金属酶已超过200 种， 由于锌不能氧化或还原， 因此非常稳定， 所以得以在许多生物学过程中被利用。

　　有许多酶含有锌， 但是并不是这些锌都在酶的活性部位起中心作用。其作用可以包括四个方面： ①催化作用； ②稳定酶分子结构的作用； ③调节作用， 也就是说锌在酶中可以激活或者抑制酶的作用。这种情况下， 失去起调节作用的锌， 酶仍然有活性； ④非催化作用， 即有些金属酶中的锌既不直接参与催化作用， 也不起稳定酶分子结构的作用， 而是其他的作用。

　　在所有锌酶中， 最重要的是碳酸酐酶。这个酶有着耐人寻味的生物化学性质、化学性质与物理化学性质， 所以是研究锌酶的范例。

　　1933 年从血液中分离出一种能可逆催化二氧化碳水合作用的酶， 当时把它称之为碳酸酐酶。但是， 这只是碳酸酐酶的发现， 真正认识碳酸酐酶是一个含锌的酶则是1940 年由凯里恩( Keilin) 和马恩( Mann) 所做的贡献。他们从哺乳动物的红细胞中提取了纯的碳酸酐酶， 并证实了该酶是含有一个锌离子的金属酶。同时测出其中含0. 33% 的锌。锌在酶中是维持碳酸酐酶活性所必需的。

　　碳酶酐酶广泛存在于人和绝大多数生物体内。是红细胞的主要蛋白质组分， 它在红细胞中的地位仅次于血红蛋白。

　　哺乳动物中的碳酸酐酶由一条蛋白质链组成， 分子量为300000 。碳酸酐酶的生物学功能是催化二氧化碳的可逆水合作用， 反应式如下：

　　碳酸酐酶CO2 + H2O HCO -3+H +

　　碳酸酐酶有多种同功酶； 即这些酶的功能相同， 性质相近， 结构相似。