為什麼超過200種酶需要微量元素鋅?是鋅元素的某個特質導致了這一點嗎?
鋅雖然含量很少,但是非常重要。為什麼是鋅,而不是別的金屬元素呢?
Metalloprotein做過一些,簡單說說吧。個人觀點,沒太多查文獻,憑印象寫,歡迎糾錯。
問題1 為什麼200多種酶含有鋅。
有多少就是多少,沒有什麼為什麼,而且這個「200多」的數量不知道是說人體內還是真核生物還是全體生物。沒時間查文獻了,但是感覺這個數字在那個範圍裡面都不太對。
問題2 鋅的特點
宏觀來說,鋅在人體內是除鐵質外第二多金屬元素,但並不都用在enzyme上,畢竟zinc enzyme和zinc protein還是有區別的。結構角度,Zn(II)有全充滿的d軌,所以非常穩定,oxidation state沒有Mn啊Fe啊多,所以同為過渡金屬,zinc enzyme不像Mn Fe參與很多redox reaction,而是當作Lewis acid–type catalyst。也正因為如此,其實我個人覺得zinc enzyme是一類挺無聊的enzyme的。(這時候就要插播一下我老闆的理論:這世界上多的東西一般都是沒意思的東西。好了,插播完畢)
一般metalloenzyme用各種金屬不是為了用redox potential 就是structural,因為Zn(II)穩定,所以對於起到structural作用時候,什麼tetrahedral或者octahedral結構的時候就很好用。而不做redox reaction,也可以用來做酸,就像前面@李辰說的,Zinc既不硬也不軟,尤其有水做ligand的時候可以ionize water 用來nucleophilic attack。
問題描述:鋅很少卻很重要為什麼不是別的重要?
呵呵,這個,其實,別的也很重要,而且,這個,真的沒法比,每個金屬都有它應該做的事情,不是說鋅特別重要別的不重要。
Reference:Zinc Biochemistry: From a Single Zinc Enzyme to a Key Element of Life)
只是碰巧了 它的一些屬性 很適合作為酶的輔因子 比如 它原子量不太大不太小 它酸性不太軟不太硬不太強不太弱之類的
不過 有不少其它的粒子作為輔因子 出現的可不止200種
現在發現的高等動物中的酶就有五六千種,算上其他生物的、人工修飾合成的……保守估計幾萬種總是有的,200種又算什麼特別的?
沒做過具體研究,無責任估計需要鈉鉀銅鈣氯離子磷酸鹽的都遠遠超出這個數字。
其實別的元素也有,比如鐵在細胞色素裡面的作用
1、鋅的含量很多,跟鐵一樣幾乎隨處可見
2、鋅的化合價比較穩定,一般都是+2價。相比之下鐵就比鋅複雜些,而且常見鐵在人體中一般是+2價,+3價即有氧化性易對酶和人體造成破壞
3、鐵跟鋅在人體中各有各的用途,彼此沒有競爭性。鐵在人體中主要以72%血紅蛋白、35%肌紅蛋白形式存在。鋅在多種酶及受體功能調節中不可缺少。
鋅是激活劑,200多種酶需要鋅的激活。現在都在強調鐵和鈣,鋅相對來說提到的少。
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