辅酶辅基金属离子

1、辅酶 辅酶（coenzyme）是一类可以将化学基团从一个酶转移到另一个酶上的有机小分子，与酶较为松散地结合，本身无催化作用，对于特定酶的活性发挥是必要的。一般在酶促反应中有传递电子、原子或某些功能基团（如参与氧化还原或运载酰基的基团）的作用。 在大多数情况下，可通过透析将辅酶除去。有许多维他命及其衍生物，如核黄素、硫胺素和叶酸，都属于辅酶。这些 化合物 无法由人体合成，必须通过饮食补充。不同的辅酶能够携带的化学基团也不同：NAD或NADP+携带氢离子，辅酶A携带乙酰基，叶酸携带甲酰基， S-腺苷基蛋氨酸也可携带甲酰由于辅酶在 酶催化反应中其化学组分发生了变化，因此可以认为辅酶是一种特殊的底物或

2、者称为“第二底物”。这种所谓的第二底物可以被 许多酶所利用。例如，目前已知有约七百种酶可以利用辅酶NADH进行催化。在细胞内，反应后的辅酶可以被再生，以维持其胞内浓度在一个稳定的水平上。常见的辅酶硫胺素即维生素B1。它在生物体内的辅酶形式是硫胺素焦磷酸（TPP）（图1硫胺素焦磷酸（TPP）的结构式）。硫胺素焦磷酸过去也称为辅羧酶。它在动物糖代谢中起着重要作用，例如丙酮酸在脱羧作用时需要它。在 TPP缺少的情况下，代谢中间物丙酮酸 不能顺利脱羧会积聚于血液和组织中而出现神经炎症状。TPP还是其他酶例如-酮酸氧化酶、转酮醇酶的辅酶。TPP催化的酶反应还需要有 镁离子的存在。烟酰胺是一系列酶类的辅酶

3、的前体。很早就知道烟酰胺可以防止糙皮病。1904年已知酒精发酵时不能缺少 一种叫辅酶I的物质，1933年这种辅酶I被分离出来。1934年德国生化学家O.瓦尔堡又分离出一个与辅酶I相近似的物质，称为辅酶U，并证实了烟酰胺是这两种辅酶的组成部分，现在已经弄清楚辅酶I的化学组成是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 （NAD ），辅酶U的化学组成为 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 磷酸（NADP）。以NAD和NADP为辅酶的酶,称为吡啶核苷酸（或烟酰胺核苷酸）连接 的脱氢酶。这些酶催化细胞内的氧化还原反应。一般说来，与 NAD（相连的脱氢酶类通常与呼吸过程有关，而与NADP相连的则与生物合成反应有关。核黄素0 辅酶核黄素即维

4、生素B2。参与组成两种辅酶，是细胞内的氧化还原系统的主要成分 它们是黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。FMN和FAD是一系列黄素连接的氧化还原酶或称为黄素蛋白类的辅酶, 从它们与 酶蛋白结合紧密的程度来说，也可认为是辅基。这些酶中有的除 了 FMN或 FAD外，还需要一些金属辅助因子，如铁或钼离子等。因此它们 被称为金属黄素蛋白。这些酶催化一系列可逆或不可逆的细胞中的氧化还 原反应。吡哆醛及其衍生物吡哆醛、吡哆胺和吡哆醇总称为 维生素B6 （图3维生素的结构式的 结构式class=image ）。维生素B6参与形成两种辅酶，即吡哆醛磷酸和 吡哆胺磷酸。需要吡哆醛磷酸或吡哆胺

5、磷酸作为辅酶的酶在氨基酸代谢中特别重要，催化 转氨、脱羧以及消旋作用等。编辑本段生物素作为一些酶的辅基而起 辅因子作用。它以 共价键的形式通过 酰胺键和 脱辅基酶蛋白的一个专一赖氨酰残基的 -氨基相连。 -N-生物素酰-L-赖氨酸称为生物胞素（biocytin）（ 图4生物素作为辅基的形式）。需要生物素的酶类能催化二氧化碳的参入（羧化作用）或转移，因而生物素和二氧化碳的固定密切相关。在羧化作用时还需要腺苷三磷酸（ATP）和镁离子的存在，此外生物素在 蛋白质生物合成 中以及转氨基作用中也起着 重要作用。泛酸最初作为酵母的生长因子被分离出来。由于在生物中广泛存在，因而 被称为泛酸。泛酸的辅酶形式是

6、 辅酶A（ CoA或CoASH ,是酶促乙酰化作用 的辅助因子（图5辅酶A的结构式），在生物学上的重要性是作为酰基的 载体或供体，在代谢上尤其是脂肪酸的代谢上甚为重要。叶酸由于最早是从 菠菜叶中被分离出来，故名。叶酸的辅酶形式是 四氢叶酸（图6四氢叶酸的结构式）,它作为酶促转 移一碳基团（如甲酰基等）的中间载体而在嘌呤类、丝氨酸、甘氨酸和甲基基团的生物合成中起作用。此外，叶酸在核蛋白的生物合成上也是不可 缺少的。维生素12在20年代已经发现给病人吃动物的肝能治疗恶性贫血，说明肝中有一 种因子对恶性贫血有效。现在维生素B12已经被分离提纯并且结构也已弄清。维生素B12的结构中有一个咕啉（corr

7、in）环系统，并且含有钻离子及辅酶烟酰胺氰基（CN），故又称 氰钻胺素。纯净的 维生素B12溶液呈红色,这也是一般钻 化合物的特征。作为辅酶时,维生素B12中的CN被5-脱氧腺苷基团所代替 称为辅酶B12。这是一个不稳定的化合物，当有氰化物存在或暴露于光照下即转变为维生素 B12。如以5-脱氧腺苷基代替式中的黑体-CN基，就是辅酶B12的结构式。编辑本段意义 维生素B族辅酶在几种重要的代谢反应中起作用。在二羧酸的异构作用中，例如在谷 氨酸转化为甲基天冬氨酸的酶促反应中，在乙二醇和甘油转化为醛类，生物合成甲基基团以及核苷的合成中需要辅酶B12其他重要辅酶除了 B族维生素成员组成了大部分重要的辅酶

8、以外，在生物化学上重要的还有 辅酶Q、谷胱苷肽、尿苷二磷酸葡糖(UDPG)、维生 素K族等。其他重要的辅酶生物氧化呼吸链中的一个不可缺少的氢Q侧链的异戊二烯单位的长度对于不同1、辅酶Q(CoQ)辅酶Q是生物体内广为分布的一类醌类物质，又称 为泛醌。存在于线粒体内膜中，是 递体，具有重要的生理意义。辅酶 的生物种可以是不同的。谷胱甘肽是一个小分子量的胞内三肽，即2、谷胱甘肽(Glutathion)丫 -L-谷氨酰-L-半胱氨酰甘氨酸在大多数生物细胞中，谷胱甘肽的主要作 用是保护一些 蛋白质的巯基以维持它们在还原状态。谷胱甘肽还在生物体 内产生的过氧化氢 还原上起一定作用，但这些都不是辅酶的作用。

9、谷胱甘 肽也作为一些酶的辅酶而起作用，例如它是乙二醛酶(Glyoxalase)及顺丁烯二酸单酰乙酰乙酸异构酶(Maleoylacetoacetate isomerase)的辅酶。谷胱甘肽也是体内甲醛氧化成甲酸反应的辅酶。3、 尿苷二磷酸葡糖(UDPG)是核苷二磷酸糖类的一种，作为辅酶主要是在糖类合成中起作用。其他可作为辅酶的核苷二磷酸糖类有尿苷二磷 酸半乳糖(UDPGaD、尿苷二磷酸甘露糖(UDPMajn等，他们在糖类合成 代谢中是非常重要的。例如UDPG作为半乳糖-4-表异构酶(Galactose-4-epimerase) 的辅酶，在D-半乳糖的代谢中起作用：D-半乳糖-1-磷酸 +UDPG

10、355-04UDPGal+D-葡萄糖-1-磷酸4、维生素K族维生素K族中的某些成员可能在生物体内起某些辅酶 作用。如作为辅酶在谷氨酸残基的羧化作用中的功能已获得一些线索。5、 甲基萘醌类(Menaquinone,即维生素K2类)很可能是某些 细菌中 使二氢乳清酸转变为乳清酸反应的酶的辅酶。易混淆的分类辅酶、辅基和激活剂根据酶催化反应最适条件的要求，原则上在酶测定体系中应加入一定 量的辅助因子。辅助因子(cofactors )是指酶的活性所需要的一种非蛋白质成分，包括辅酶、辅基和金属离子激活剂。与酶紧密结合的辅因子称为辅基；不含辅基的酶蛋白称为脱辅基酶蛋 白(apoenzyme)，没有催化活性，

11、必须加入足量辅基，和它结合成为全酶(holoenzyme )，才有催化活性。脱辅基酶蛋白与辅基孵育一段时间后， 酶活性才会恢复，因此，往往需要样品与试剂中的辅基先预孵育的过程。 辅基的用量往往较少。与酶蛋白结合很松弛，用透析和其它方法很易将它们与酶分开的称为 辅酶(Coe nzyme)。辅酶尽管不同于酶的底物，但在作用方式上和底物类 似，在酶反应过程 中与酶结合、分离及反复循环。激活剂(activator )的化学本质是金属离子，可以是酶的活性中心，也可以通过其他机制激活酶的活性。作为激活剂的金属离子，最常见的是 二价金属离子如 Mg2+ Zn2+、Mn2+ Ca2+、Fe2+等。重金属离子大

12、多是酶 的变性剂。金属离子之间往往存在相互拮抗或相互抑制。在酶测定体系中 经常加入EDTA目的是螯合一部分非必要的离子。合适的金属离子浓度是必 要的，过量的离子往往抑制酶反应速度。辅酶Q-10有助于：(1)保护心脏：辅酶Q-10有助于为 心肌提供充足氧气，预防突发性心脏病，尤其在心 肌缺氧过程中 辅酶Q10发挥关键作用。(2) 促进能量转化，提升精力：辅酶Q-10帮助把食物转化为细胞生存必需的能量(如ATP),使细胞保持最佳状态，使人感觉精力更充沛；(3) 提高免疫力，延缓衰老：辅酶Q-10是细胞自身产生的 天然抗氧化剂，可阻止自由基的形成，有 助于维护免疫系统的正常运作及延缓衰老；近年来的研究表明，辅酶 Q-10在预防冠心病，缓解牙周炎，治疗十二 指肠溃疡及 胃溃疡及缓解心绞痛方面有显著效果。同时还有抗肿瘤作用，临床对于晚期转移性癌症有一定疗效。各种辅酶在生物体正