微量元素与酶系统之间的关系

　　摘要：酶的催化作用不仅需要有酶和底物, 而且还需要有非蛋白类物质—辅酶因子的存在。有机化合物(辅酶) 和金属离子都可以作为辅酶因子而存在。

　　生物学家对金属离子和酶相互作用的兴趣最浓。这种相互作用从弱离子的影响到复杂化合物的形成变化无穷, 所有需要金属元素来使其活性达到最高的酶, 可分为以下2 类:：

　　1 金属酶

　　金属是金属酶分子中不可缺少的组成部分, 不能用透析的办法分离。如果金属被酸或络合剂结合, 酶的活性降低。此类酶中的金属通常为过渡元素(Cu, Fe, Zn), 这些元素在活性中心可形成稳定性很高的配价化合物。每个酶分子中的金属原子都有固定的数目, 通常1个和4个, 有时为6-8 个( 如过氧化酶和细胞色素氧化酶叶琳环中的Fe )。有些酶中还含有2 种不同的金属元素, 如细胞色素氧化酶(Fe 和Cu), 黄嘌吟氧化酶(Fe和Mo )。

　　2 金属活化酶

　　金属活化酶的反应过程中, 金属原子与酶的结合一般都不紧密, 并在PH 为7.0 的中性条件下几乎可以完全渗析。这种络合形式的稳定性不高。

　　Zn2+,Cu2+,Mn2+,Fe2+可以成为某一种或某几种酶的活化剂。离子半径电子排布和负电性相似的离子往往可以互相代换。如在体外Mn2+, Fe2+都可能激活精氨酸酶。金属离子影响催化活动的机制取决于金属元素是否能成为酶活化中心的结构部分和是否能完成活化作用。在前一种情况下, 金属元素的作用可概括为: ①提高酶对底物的的选择性。②在有电子转移的氧化还原反应中直接参与催化作用。这些特定的功能需要由一种特定的元素以特定的氧化态(M n2+/ Mn3+ Fe2+/Fe3+,Cu1+/Cu2+等) 来完成。

　　在第2 种情况下, 金属元素可能有以下几种不同的方式来影响催化反应: ①金属离子通过形成配价键来使底物与酶结合在一起, 并改变底物的构成使其符合活性中心的立体构形;②金属离子同时将辅酶和底物连到酶上; ③金属元素并不与酶直接联系, 但与底物或辅酶形成络合物, 从而促进它们与活性中心的连结; ④金属离子与酶活性中心之外的功能基因结合, 其功能是稳定蛋白质的三维和四维结构及活性中心的空间构形。

　　小结：

　　关于微量元素和酶活之间的关系，凡特施特将进一步对其进行研究和探讨。