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3. 鋅與酶

　　在人和生物體內， 鋅參與多種新陳代謝過程， 包括糖類、脂類、蛋白質和核酸等的合成和分解過程， 這些多與含鋅的酶廣泛存在於體內有關。鋅是這些含鋅酶發揮生物功能的必需元素。鋅離子在酶中可結合活性部位。酶的活性部位或者稱活性中心是指酶分子中直接和底物( 即酶催化的反應中的反應物) 結合， 並且和酶催化作用直接有關的部分。鋅離子還可以與酶中的其他部位結合， 例如穩定酶分子結構的部位， 所以， 對酶的作用來說， 不能沒有鋅。其他的金屬，

　　例如鎘、鎳、錳、鐵和汞可取代其中的鋅， 取代後的酶有時仍有催化作用。到1983 年止， 已知的含鋅金屬酶已超過200 種， 由於鋅不能氧化或還原， 因此非常穩定， 所以得以在許多生物學過程中被利用。

　　有許多酶含有鋅， 但是並不是這些鋅都在酶的活性部位起中心作用。其作用可以包括四個方麵： ①催化作用； ②穩定酶分子結構的作用； ③調節作用， 也就是說鋅在酶中可以激活或者抑製酶的作用。這種情況下， 失去起調節作用的鋅， 酶仍然有活性； ④非催化作用， 即有些金屬酶中的鋅既不直接參與催化作用， 也不起穩定酶分子結構的作用， 而是其他的作用。

　　在所有鋅酶中， 最重要的是碳酸酐酶。這個酶有著耐人尋味的生物化學性質、化學性質與物理化學性質， 所以是研究鋅酶的範例。

　　1933 年從血液中分離出一種能可逆催化二氧化碳水合作用的酶， 當時把它稱之為碳酸酐酶。但是， 這隻是碳酸酐酶的發現， 真正認識碳酸酐酶是一個含鋅的酶則是1940 年由凱裏恩( Keilin) 和馬恩( Mann) 所做的貢獻。他們從哺乳動物的紅細胞中提取了純的碳酸酐酶， 並證實了該酶是含有一個鋅離子的金屬酶。同時測出其中含0. 33% 的鋅。鋅在酶中是維持碳酸酐酶活性所必需的。

　　碳酶酐酶廣泛存在於人和絕大多數生物體內。是紅細胞的主要蛋白質組分， 它在紅細胞中的地位僅次於血紅蛋白。

　　哺乳動物中的碳酸酐酶由一條蛋白質鏈組成， 分子量為300000 。碳酸酐酶的生物學功能是催化二氧化碳的可逆水合作用， 反應式如下：

　　碳酸酐酶CO2 + H2O HCO -3+H +

　　碳酸酐酶有多種同功酶； 即這些酶的功能相同， 性質相近， 結構相似。