《微藻碳酸酐酶生物地球化学作用》: 第一章 碳酸酐酶的生物学作用 摘要 碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA ,EC 4.2.1.1)是一种含锌的金属酶,催 化CO2与HCD32间的可逆转化。碳酸酐酶在生物界分布广泛,种类众多,它 的活性受环境条件的影响很大,主要影响因素有:水分、光照、环境pH、CO2 浓度、HCO3浓度等环境条件。碳酸酐酶在光合作用、呼吸作用、维持生物体内 酸碱平衡及离子交换等方面都具有非常重要的生理功能。 碳酸酐酶的分析方法主要有:pH计法、放射免疫分析法、同位素二氧化碳 质谱分析法、mRNA测定法、比色法等,其中,以改进的pH计法最常用。 碳酸酐酶的抑制剂主要有乙酰唑胺(acetazolamide,AZ)和乙氧苯并噻唑磺胺 (ethoxyzolamide,EZ),它们在碳酸酐酶的研究中具有非常重要的意义。本书中 我们利用乙酰唑胺来研究碳酸酐酶胞外酶的一些生物地球化学过程。 Chapter 1Biological function of carbonic anhydrase Abstract Carbonic anhydrase ( CA,EC4.2.1.1),a zinc-containing metalloenzyme,catalyzes the reversible interconversion between bicarbonate (HCO3 ) and carbon dioxide (CO2 ).CA is ubiquitously found in all kindoms of life and it has multiple isoforms.The activities of CAs are varied largely at different conditions,such as moisture,light,pH,CO2 concentration and HCO3 concentration etc.CA plays many physiological functions in photosynthesis,respiration,pH homeostasis,and ion transport etc. The main methods to determine CA activity are as follows:pH meter meth?od ,radioimmunoassay,isotopes of carbon dioxide mass spectrometry,mRNA assay,colorimetry.Among these methods,the pH meter method with slight modifications was used commonly. The acetazolamide (AZ) and ethoxyzolamide (EZ) are two inhibitors,which have very important significance in the study of CA.In this book,AZ was used to study some biogeochemical process of extracellular carbonic anhydrase. 第一节 碳酸酐酶简介 一、碳酸酐酶的结构和性质 碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA) (EC4.2.1.1)是一种含 Zn 的金属酶,分 子质量约为30000Da。它的结构含一条卷曲的蛋白质链和一个Zn2,其中,Zn2处于变形四面体的配位环境。 CA广泛存在于动物和植物中,甚至在有些微生物中也含有该酶(Smith and Ferry,2000),到目前为止,已报道出80多种含锌的金属酶,位居各种金属酶 的首位。它可以催化C()2和HCD3之间的相互转化(方程(1-1))。在无CA的条 件下,平衡需要1min;而在有CA催化的条件下,平衡只需要10 6s(Khalifah,1971)。 碳酸酐酶在光合作用、离子交换、钙化作用、维持生物体内酸碱平衡、无机 碳转运等一系列的生理过程中都有十分重要的生理功能(Badger and Price,1994; Gilmour and Perry,2009)。 ……