金属离子作为辅助因子的作用错误

（一）酶的分子组成

酶的化学本质是蛋白质，可分为两类：单纯酶和结合酶。单纯酶（simple enzyme），即只由氨基酸组成的单纯蛋白质。脲酶、某些蛋白酶、淀粉酶、脂酶及核糖核酸酶等属于单纯酶。结合酶（conjugated enzyme）是由蛋白质部分和非蛋白质部分组成，其中蛋白质部分称为酶蛋白质（apoenzyme），非蛋白质部分称为辅助因子（cofactor）。辅助因子包括小分子有机化合物或金属离子。酶蛋白质与辅助因子组合成全酶（holoenzyme），即全酶＝酶蛋白质＋辅助因子。酶蛋白质和辅助因子单独存在时均无活性，只有全酶才具有酶活性。酶蛋白质决定其催化反应的特异性，辅助因子决定其反应的类型和性质。酶的辅助因子可分为辅酶（coenzyme）和辅基（prosthetic group）。辅酶与酶蛋白质结合疏松，以非共价键相连，可以用透析或超滤方法除去。辅基与酶蛋白质以共价键紧密结合，不能通过透析或超滤将其除去。脱氢酶的辅助因子——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD＋）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP＋）与酶蛋白质结合疏松称为辅酶，而黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）与酶蛋白质结合紧密为辅基。体内酶种类很多，但辅助因子种类却很少，一种辅酶可与各种不同的酶蛋白质结合。酶蛋白质和辅酶在催化反应完成后可分离。酶的辅基多为金属离子和小分子有机化合物。

一些化学性质稳定的小分子有机化合物是重要的辅助因子，其主要作用是在反应中传递电子、质子或一些化学基团。这类辅助因子多含有铁卟啉（其结构和功能见第17章）、B族维生素等。如维生素B1在生物体内以硫胺素焦磷酸（thiamine pyrophosphate，TPP）的形式存在。脱氢酶的辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD＋）含有烟酰胺（维生素PP）、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）含有维生素B2等，在反应中起传递氢原子或电子作用。其他辅助因子尚有运载CO2的生物素、运载一碳单位的四氢叶酸、转运氨基的磷酸吡哆醛（维生素B6）、转运酰基的辅酶A（泛酸）等（表4-1）。

表4-1　辅助因子的种类及作用

大多数酶含有金属离子，如碳酸酐酶及羧基肽酶含有Zn2＋（表4-2）。作为辅助因子的金属离子有K＋、Na＋、Mg2＋、Ca2＋、Zn2＋、Fe2＋（Fe3＋）等。按金属离子与酶分子结合紧密强度可分为金属酶和金属激活酶。金属酶（metalloenzyme）是指金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失，如羧基肽酶（Zn2＋）、谷胱甘肽过氧化物酶（Se2＋）、碱性磷酸酶（Mg2＋）等。金属酶中金属离子与酶结合相当牢固，而且加入游离金属离子后其活性不会增加。有的金属离子不与酶直接结合，但为酶活性所必需，这类酶称为金属激活酶（metal activated enzyme）。如丙酮酸羧化酶可被Mn2＋激活，柠檬酸合酶可被K＋激活等。这种金属离子在酶的纯化过程中常常丢失，必须再加入金属离子才能恢复活性。金属离子的功能多种多样，它可作为酶活性中心的催化基团传递电子而参与催化反应。金属离子可使底物靠近酶的活性中心与底物反应基团形成正确空间排列，利于反应发生。金属离子可与酶、底物形成三元复合物作为连接酶分子与底物分子之间的桥梁。金属离子因具有正电荷可中和底物的阴离子；降低反应中的静电斥力；还可稳定酶分子构象等。有一些酶既含有小分子有机辅助因子也含有金属离子。如细胞色素氧化酶含有血红素为辅基，也含有Cu2＋。

表4-2　一些金属酶和金属激活酶类

（续　表）

（二）单体酶、寡聚酶、多酶体系

酶是蛋白质，也具有一、二、三级结构甚至四级结构。由具有三级结构的一条肽链构成的酶为单体酶（monomeric enzyme），例如牛胰核糖核酸酶、溶菌酶、羧肽酶A等。由多个相同或不同亚基以非共价键相连的酶称为寡聚酶（oligomeric enzyme）。绝大多数寡聚酶含偶数亚基，个别的寡聚酶则含奇数亚基。寡聚酶多数是可调解酶，在代谢调控中起重要作用。生物体内存在着许多由几种不同功能的酶聚合形成的多酶复合物，其催化作用如同流水线，底物从一个酶依次流向另一些酶，发生连锁反应，被称为多酶体系（multienzyme system）。如丙酮酸脱氢酶系，是由3个酶和5个辅助因子组成的复合体，催化丙酮酸脱氢脱羧反应。一些多酶体系在进化过程中由于基因融合，使具有多种不同催化功能的酶形成一条多肽链，这类酶被称为多功能酶（multifunctional enzyme）或串联酶（tandem enzyme），如脂肪酸合成酶系，它由2条多肽链构成，每条多肽链含有7个不同功能的酶。