【6.5.8】金属催化(Metal catalysis)

近三分之一已知酶的活性需要金属离子的存在,这些酶分为两类:

  • 一类为金属酶(Metalloenzymes),含有紧密结合的金属离子,多数为过渡金属,如Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mn2+或Co3+
  • 另一类为金属激活酶(Metal-activated enzymes),与溶液中的金属离子松散地结合,通常是碱金属或碱土金属,例如Na+、K+、Mg2+或Ca2+。

金属离子参与的催化被称为金属催化。

金属离子以5种方式参与催化:

  1. 作为路易斯酸(Lewis acid)接受电子,使亲核基团或亲核分子(如水)的亲核性更强;实例为碳酸酐酶
  2. 与带负电荷的底物结合,屏蔽负电荷,促进底物在反应中正确定向。例如,所有的激酶都需要Mg2+,Mg2+所起的作用是屏蔽底物ATP分子上所带的高度负电荷,并对ATP起定向的作用;
  3. 参与静电催化,稳定带有负电荷的过渡态;
  4. 通过价态的可逆变化,作为电子受体或电子供体参与氧化还原反应;
  5. 本身是酶结构的一部分。

参考资料

  • 南京大学 杨荣武老师 《结构生物学》课件
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