碳酸酐酶III在疾病和肌肉疲劳发生发展中的作用
碳酸酐酶生理功能的研究进展
碳酸酐酶生理功能的研究进展
彭春霞;高艳明
【期刊名称】《北京大学学报（医学版）》
【年(卷),期】2007(039)002
【摘要】碳酸酐酶（carbonic anhydrase，CA）是一族含锌酶。在哺乳动物中，几乎所有的组织均可检测到CA。CA至少有14种同工酶，其结构、动力学性质、对抑制剂的敏感性、组织内的分布及亚细胞的定位均有不同，参与机体气体运输、酸碱调节和组织的分泌等面功能，在维持内环境的稳定方面发挥重要作用。
【总页数】3页(P210-212)
【作者】彭春霞;高艳明
【作者单位】民航总医院内分泌科;北京大学第一医院内分泌科,北京,100034【正文语种】中文
【中图分类】R34
【相关文献】
1.碳酸酐酶-9与妇科肿瘤的研究进展 [J], 刘丹;马晓红;李杰;宋倩琳;高建华;于红丽
2.碳酸酐酶与消化系统疾病关系的研究进展 [J], 曹景莹;杨文宇
3.碳酸酐酶Ⅸ在肿瘤中的研究进展 [J], 江立基;李先明
4.碳酸酐酶的生理功能、多样性及其在CO2捕集中的应用 [J], 李春秀;姜笑辰;邱勇隽;许建和
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碳酸酐酶与消化系统疾病关系的研究进展
碳酸酐酶与消化系统疾病关系的研究进展
曹景莹;杨文宇
【摘要】Carbonic anhydrase (CA) is a family of zinc metalloenzymes that efficiently catalyzes the hydration of carbon dioxide. CA, by regulating the cell inside and outside the acid-base balance, gas exchange and other physiolog-ical processes, is involved in the occurrence and development of a variety of diseases. The study found that CA is associ-ated with the occurrence and development of a variety of digestive diseases and is an important biomarker for predicting the occurrence and prognosis of tumors.%碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)是一种Zn2+依赖金属酶,能高效催化CO2的水合反应.CA通过调节细胞内外的酸碱平衡、气体交换等生理过程,参与多种疾病的发生、发展.研究发现,CA与多种消化系统疾病的发生、发展有关,也是预测其肿瘤发生及评估预后的重要生物学标志物.
碳酸酐酶抑制剂的名词解释
碳酸酐酶抑制剂的名词解释
碳酸酐酶抑制剂是一类广泛应用于医药和农业领域的化合物，主要用于抑制碳
酸酐酶（carbonic anhydrase）的活性。碳酸酐酶是一种存在于多种生物体内的酶类，参与了一系列重要的生理过程，包括细胞呼吸、氧合作用、酸碱平衡等。碳酸酐酶抑制剂通过与碳酸酐酶结合，阻断其催化反应，从而发挥抑制酶活性的作用。
碳酸酐酶抑制剂通常被广泛用于药物研发领域。由于碳酸酐酶在多种疾病中起
到关键作用，如癌症、高血压、青光眼等，因此抑制碳酸酐酶可以成为治疗这些疾病的方法之一。例如，碳酸酐酶抑制剂可用于抑制肿瘤细胞中的酸碱平衡，从而抑制肿瘤细胞的生长和扩散。此外，碳酸酐酶抑制剂还被用于治疗高血压，因为它们可以减少血管中的二氧化碳含量，从而降低血压。
碳酸酐酶抑制剂的应用不仅限于医药领域，还广泛应用于农业。在植物中，碳
酸酐酶参与了光合作用和气孔的调节过程。因此，通过使用碳酸酐酶抑制剂，可以调控植物的光合作用效率和水分利用效率，从而提高农作物的产量和抗逆性。此外，碳酸酐酶抑制剂还可用于控制杂草的生长，从而减少农作物的竞争。
目前，已有多种碳酸酐酶抑制剂被成功开发并投入使用。这些抑制剂分为两类：重金属离子和有机分子。重金属离子如锌、铜等可以与碳酸酐酶结合，形成稳定的络合物，从而抑制其活性。有机分子抑制剂则是通过与碳酸酐酶结合，阻止底物分子与酶发生反应。目前，有机分子抑制剂被认为是更广泛应用的选择，因为它们具有较低的毒性和更好的选择性。
尽管碳酸酐酶抑制剂在医药和农业领域中具有广泛的应用前景，但其使用也存
【国家自然科学基金】_碳酸酐酶ⅲ_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731
推荐指数 5 4 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
无菌松动 摩尔消光系数 抑制剂 强直性脊柱炎 异烟肼 岩溶作用 小麦 基因树 基因克隆 喀斯特适生性 去神经支配 分子伴侣 克隆 光谱学 光合效率 光合作用 人工关节 亲和纯化 乙酰唑胺 中药 中华鳖 γ 氨基丁酸 α -葡萄糖苷酶 uv-b辐射 ph计法 ph obge蛋白 nbd多肽 he-ne激光 d型鸟苷酸环化酶 dca
科研热词 碳酸酐酶ⅸ 碳酸酐酶 碳酸酐酶1 生物矿化 放射治疗 成骨诱导 小黑麦 前列腺癌 免疫组化 hif-1α 骨生成 锌离子 钙粘连蛋白 重组人血管内皮抑素 酶活性 酶活 过氧化物酶 调控作用 血影蛋白 蛋白质组学 蛋白质相互作用 蛋白相互作用 莱茵衣藻 荧光定量pcr 肿瘤显像 结构预测 结构比对 结构与功能关系 红细胞蛋白质 精子钙通道 稳定性 磺胺类药物 碳酸酐酶ⅱ 碳酸酐酶ix 碳同位素分析 碳代谢 石生蓝藻 生理活性 生物质 生物信息学 珠蛋白 溶蚀速率 水稻 水生生态系统 氯离子 氮素利用效率 氮代谢 栅藻 支持向量机（svm） 拔节期 折叠路径 抗肿瘤活性
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
碳酸酐酶作用机理
碳酸酐酶作用机理
碳酸酐酶是一类在生物体内广泛存在的酶，它在许多生物过程中起着重要的催化作用。碳酸酐酶能够催化二氧化碳和水合物之间的反应，将二氧化碳转化为碳酸根离子和氢离子。本文将介绍碳酸酐酶的作用机理，以及它在生物体内的重要作用。
碳酸酐酶的作用机理可以分为两个步骤：酶底物结合和催化反应。首先，酶底物结合是指酶与底物之间的相互作用，形成酶底物复合物。碳酸酐酶具有一个活性位点，该位点能够与底物分子结合，并使其发生化学变化。在酶底物结合过程中，碳酸酐酶通过非共价键的相互作用，如氢键、离子键和范德华力等，与底物分子形成稳定的复合物。
接下来是催化反应阶段。碳酸酐酶通过降低反应的活化能，加速底物的转化速率。具体来说，碳酸酐酶通过提供酸碱催化和亲合催化的方式，促使底物分子发生反应。在酸碱催化中，碳酸酐酶通过释放氢离子，将底物分子质子化或去质子化，改变其电荷状态，从而使底物分子更容易发生反应。而在亲合催化中，碳酸酐酶通过使底物分子与其活性位点发生相互作用，形成更稳定的中间体，从而降低反应的活化能，促使反应的进行。
碳酸酐酶在生物体内起着重要的作用。首先，它参与了动物和植物细胞中的呼吸作用。在呼吸作用中，碳酸酐酶催化二氧化碳的转化，
将其转化为碳酸根离子和氢离子。这样，二氧化碳可以被有效地从细胞中排出，维持细胞内外二氧化碳的浓度差，促进氧气的吸收和二氧化碳的排出。
碳酸酐酶还参与了植物中的光合作用。在光合作用中，碳酸酐酶催化二氧化碳的转化，将其转化为碳酸根离子和氢离子。这样，二氧化碳可以被固定为有机物质，为植物的生长提供能量和碳源。
碳酸酐酶作用机理
碳酸酐酶作用机理
引言
碳酸酐酶（carbonic anhydrase）是一类广泛存在于动植物、微生物和人体组织中的酶。它在维持生物体内酸碱平衡和调节二氧化碳的转化过程中起着至关重要的作用。本文将全面探讨碳酸酐酶的作用机理，包括其结构特点、催化机制以及与人类疾病的关联。
碳酸酐酶的结构
碳酸酐酶是一种金属酶，其结构特点主要有以下几个方面： 1. 二级结构：碳酸酐酶主要由α-螺旋和β-折叠片段组成，形成了一个稳定的三维结构。 2. 金属离子：通常情况下，碳酸酐酶的活性中心结合有一个金属离子，最常见的是锌离子。
3. 催化门：许多碳酸酐酶具有催化门（catalytic gate）的结构，在催化反应过程中通过开闭调控底物的进出。
碳酸酐酶的催化机制
碳酸酐酶的催化过程主要包括三个步骤：底物结合、催化反应、产物释放。
底物结合
碳酸酐酶通过其活性中心中的氨基酸残基与底物中的二氧化碳结合，形成一个稳定的底物酰化中间体。该底物酰化中间体可以与水分子进一步反应，或者被其他底物替代。
催化反应
碳酸酐酶的催化反应是一个质子转移的过程。底物酰化中间体会接受一个质子从附近的残基或水分子转移，形成一个羧酸中间体。这个过程中，碳酸酐酶的金属离子起到了催化作用，能够加速质子转移的速率。
产物释放
最后，碳酸酐酶通过开启催化门的结构，释放产物，完成一个催化循环。
碳酸酐酶与人类疾病的关联
碳酸酐酶作为一个重要的酶类，与人类疾病存在着一定的关联。
癫痫
碳酸酐酶与人体神经系统的关系一直备受研究者的关注。一些研究表明，碳酸酐酶在神经元中起着调节离子浓度平衡的作用。因此，碳酸酐酶的缺陷可能导致离子紊乱，进而引发一些神经系统疾病，如癫痫。
碳酸酐酶 高反
碳酸酐酶高反
碳酸酐酶是一类重要的酶，在生物学中起着重要的催化作用。在这篇文章中，我将详细介绍碳酸酐酶的定义、结构以及其在生物学和医学领域的应用。
碳酸酐酶是一种催化碳酸酐的水解反应的酶。碳酸酐酶通过将二氧化碳和水转化为碳酸盐和氢离子的反应，起到调节生物体内酸碱平衡的重要作用。在细胞代谢中，碳酸酐酶参与碳汇的形成，调控乳酸和单醛酸的产生，以及通过调节细胞分裂和增殖等生理功能。
碳酸酐酶广泛存在于生物体内，包括细菌、植物和动物。根据催化机制和氨基酸序列的相似性，碳酸酐酶被分为α和β两类。α-碳酸酐酶主要存在于细胞质中，主要负责细胞内的碳酸酐的水解反应。β-碳酸酐酶存在于线粒体和叶绿体等细胞器中，起到调节细胞呼吸和光合作用相关的酸碱平衡的作用。
对于α-碳酸酐酶来说，它的结构非常复杂。通常由16个亚基组成的四聚体形式存在，每个亚基具有一个催化位点。在催化位点，一个锌离子参与酶催化的过程，促使二氧化碳和水转化为碳酸盐和氢离
子。该反应具有多步骤的过程，包括氢离子的转移以及加成-消除反应等。
在生物学领域，碳酸酐酶广泛参与细胞呼吸、骨骼生长和骨代谢等重要生理过程。例如，碳酸酐酶在红细胞中发挥关键的作用，维持红细胞的酸碱平衡，帮助运输氧气到身体各个部位。此外，在肿瘤的发展和进展中，碳酸酐酶也发挥着重要作用。它能够促进肿瘤细胞产生酸性环境，促进肿瘤细胞的生长和侵袭。
在医学领域，碳酸酐酶也被广泛应用于临床诊断。由于它在肿瘤细胞中的表达水平升高，它被作为一种有效的肿瘤标志物进行检测和预后评估。此外，碳酸酐酶还在药物开发中起着重要作用。许多抗癌药物通过抑制碳酸酐酶的活性来抑制肿瘤细胞的生长和扩散。
碳酸酐酶生理功能的研究进展
在功能性低聚糖的制备中具有重要应用。本次演示将介绍功能性低聚糖的酶法 合成及其生理功能评价。
二、功能性低聚糖的酶法合成
酶法合成是一种通过酶催化反应实现化合物合成的技术。在功能性低聚糖的酶 法合成中，主要利用特定的酶催化底物生成目标产物。相比于传统的化学合成 方法，酶法合成具有条件温和、选择性高、环保等优点。
1、底物选择：功能性低聚糖的酶法合成需要选择合适的底物，一般应具备可 溶性好、纯度高、稳定性好等特点。
2、酶的选择：选择合适的酶是酶法合成的关键。根据目标产物的结构和性质， 需要选择具有合适催化功能的酶。
3、反应条件：酶法合成的反应条件一般包括温度、pH、底物浓度、酶浓度等。 这些条件需要控制在适宜的范围内，以保证反应的顺利进行和产物的稳定性。
研究现状
自19世纪末发现碳酸酐酶以来，其生理功能的研究已经取得了长足的进展。目 前，碳酸酐酶在细胞内的作用主要集中在以下几个方面：
1、调节pH和碳酸氢盐平衡：碳酸酐酶参与细胞内的酸碱平衡调节，通过催化 CO2和水反应生成HCO3-和H+，维持细胞内外pH的稳定。
2、能量代谢：在哺乳动物中，碳酸酐酶参与了以CO2为原料的柠檬酸循环，为 细胞产生ATP的过程提供能量。
2、人体实验：通过给人体摄入功能性低聚糖，观察其生理指标的变化，如血 糖、血脂等。同时，可以观察人体的体重、行为等表现，以综合评价功能性低 聚糖的生理功能。
碳酸酐酶在植物中的功能
碳酸酐酶在植物中的功能碳酸酐酶是一种在植物中非常重要的酶，它在植物体内发挥着重要的功能。本文将重点讨论碳酸酐酶在植物中的功能。
1. 光合作用
碳酸酐酶在植物的叶片中发挥着重要的作用，特别是在光合作用的过程中。光合作用是植物生命活动中最为重要的过程之一，它是将阳光能转化为植物能量的过程。
在光合作用的过程中，植物需要通过气孔吸收空气中的二氧化碳。然而，二氧化碳是一种不稳定的气体，在空气中很容易被分解。而碳酸酐酶可以将二氧化碳与水结合成二氢碳酸，在这种形式下，二氧化碳就可以被植物很好地利用。
碳酸酐酶在光合作用中起到了催化反应的作用，它可以加速二氢碳酸的分解，使得释放的二氧化碳被植物更加容易地吸收和利用。因此，可以说碳酸酐酶是光合作用进行的关键酶之一。
2. 呼吸作用
除了在光合作用中起到重要作用之外，碳酸酐酶在植物的呼吸作用中也发挥着非常重要的作用。
呼吸作用是植物释放能量的过程，它可以分为两个阶段：糖醛酸循环和线粒体呼吸链。
碳酸酐酶在糖醛酸循环中起到重要作用。在这个过程中，糖原被分解为糖醛酸，而糖醛酸可以通过碳酸酐酶转化成二氧化碳和水。这样，植物就可以利用二氧化碳来产生能量了。
除了在糖醛酸循环中的作用之外，碳酸酐酶在线粒体呼吸链中也有重要作用。在线粒体中，碳酸酐酶参与了氧气的利用，可以将二氧化碳和水转化为再生糖和氧气。
3. 等渗调节
在植物的细胞中，碳酸酐酶发挥着等渗调节的作用。等渗调节是细胞维持渗透压平衡的重要手段。
当细胞内部的浓度高于外部的浓度时，细胞会吸收水分，直到外部和内部的浓度相等时停止吸收。这样，细胞就可以保持渗透压平衡。而在这个过程中，碳酸酐酶可以帮助细胞调节渗透压平衡。
-碳酸酐酶在亚健康状态中的变化
亚健康状态血液中碳酸酐酶的变化
一. 碳酸酐酶定义及主要生理功能
碳酸酐酶(carbonic anhydrase，CA)：是一类含锌的蛋白酶，共发现了10种同工酶及三种碳酸酐酶相关蛋白，广布于人体各组织，能可逆性地催化CO2的水合反应，参与调节pH、离子运输等多种生理过程，碳酸酐酶的缺乏和异常将可能会导致一系列的疾病。
CA分布广泛。CAⅠ，CAⅡ和CAⅢ为细胞质酶。CAI存在于红细胞、胃黏膜上皮细胞中。CAⅡ存在于胃肠道、肾、附睾、破骨细胞、脑脉络丛及眼部细胞内等。CAⅣ存在于胃肠道、肾、附睾、输精管、骨骼肌、皮下平滑肌、脑毛细血管上皮细胞、心肌及眼部毛细血管、肝、泪腺等处。
CA的主要生理功能：1.在血液及其它组织中维持酸碱平衡；2.帮助体内组织排除二氧化碳；3.确保以CO2和HCO3-为催化底物的酶保持适度的底物浓度。
二. 碳酸酐酶在各器官中的生理作用
1.肺
在肺部，红细胞内的HCO3-与H+生成H2CO3，CAⅠ、CAⅡ加速H2CO3分解成CO2和H2O，CO2扩散入血浆，而血浆中的HCO3-进入红细胞以补充消耗的HCO3-。因为肺泡气的PCO2比静脉血的低，血浆中的CO2可扩散入肺泡。这样，以HCO3-形式运输的CO2在肺部被释放出来。
2.肾
在一般膳食情况下，肌体内的酸性代谢产物多于碱性代谢产物，
肾通过重吸收HCO3-和分泌H+,参与机体酸碱平衡的调节。正常情况下，碳酸酐酶广泛分布于各段肾小管，近曲小管重吸收HCO3-的机制是：在CAⅡ的作用下，近端小管上皮细胞中CO2和H2O在CAⅡ的催化下形成
碳酸酐酶 高反
碳酸酐酶高反
摘要：
一、碳酸酐酶的简介
1.碳酸酐酶的定义
2.碳酸酐酶在人体中的作用
二、高反的概念
1.高反的定义
2.高反的原因
三、碳酸酐酶与高反的关系
1.碳酸酐酶在高反中的作用
2.碳酸酐酶与高反的关联性
四、应对高反的方法
1.药物治疗
2.生活方式调整
3.预防措施
正文：
碳酸酐酶是一种存在于人体和其他生物体中的酶，它参与了许多生物化学反应，包括调节酸碱平衡、骨骼形成和能量代谢等。在高反的情况下，碳酸酐酶的活性会受到影响，导致身体的酸碱平衡失调，从而引发一系列不适的症状。
高反，全称为高原反应，是指人们在到达高原地区后，由于短时间内无法
适应低氧环境，导致身体出现的一系列不适症状。这些症状主要包括头痛、恶心、呕吐、乏力、失眠等，严重时甚至可能导致肺水肿和脑水肿等危及生命的疾病。
碳酸酐酶与高反的关系主要体现在以下两个方面：首先，碳酸酐酶在高反中起到调节酸碱平衡的作用。高原地区的空气中氧气含量较低，人体为了适应这种环境，会增加碳酸酐酶的活性，以提高肺部对氧气的摄取效率。然而，这种生理调节反应在某些人身上可能过于强烈，导致酸碱平衡失调，从而引发高反。其次，碳酸酐酶的活性受到多种因素的影响，包括高原环境、个体差异、年龄、性别等。这些因素在一定程度上影响了高反的发生和严重程度。
针对高反，目前有以下几种应对方法：首先是药物治疗，包括利尿剂、止痛药、镇静剂等，这些药物可以帮助缓解高反带来的不适症状。其次是生活方式调整，如适当增加水分摄入、保持充足的休息、避免剧烈运动等。最后是预防措施，如在前往高原地区前进行适当的体能训练、逐步适应高原环境等。
碳酸酐酶的应用研究现状及其酶活检测方法述评
碳酸酐酶的应用研究现状及其酶活检测方法述评
马晓舟，张朝晖
【摘要】摘要：碳酸酐酶(CA）是一类催化二氧化碳和水生成碳酸氢根和氢离子的可逆反应的锌酶。它广泛存在于动植物及微生物体中，且在生物加工过程中起重要作用。由于碳酸酐酶的特性，它正被广泛应用于诸如生物检测、天然活性物质的筛选、生物传感器、CO2捕集和生理诊断等领域。对碳酸酐酶的应用现状以及碳酸酐酶的酶活测定方法进行了综述。
【期刊名称】发酵科技通讯
【年(卷),期】2014(043)004
【总页数】5
【关键词】碳酸酐酶；应用现状；酶活检测
碳酸酐酶（Carbonic Anhydrase，CA，EC 4.2.1.1）是一种含Zn2+的金属酶，能有效地催化CO2的可逆水合反应，其反应式为:
CO2水合这一可逆反应在没有催化剂催化的情况下，反应是非常缓慢的（动力学在15 s的范围）[1]。碳酸酐酶是反应速率最快的酶之一，它的速率主要受其底物的扩散速率限制。不同类型的碳酸酐酶的典型催化速率为104～106/s[2]。1933年Meldrum和Roughton首次从牛红细胞中发现碳酸酐酶，后来的研究证明了所有哺乳动物的组织和细胞类型中均含有碳酸酐酶，且碳酸酐酶也广泛存在于单细胞绿藻与植物中。根据氨基酸序列的不同，碳酸酐酶主要分为α、β、γ、δ、ε五种不同类型。其中α-CA存在于脊椎动物、细菌、藻类及绿
色植物的胞浆中；β-CA存在于高等植物及藻类叶绿体中，对植物光合作用过
程中CO2的获取以及CO2浓度的维持有着必不可少的作用；γ-CA则主要存在于太古细菌等一些细菌中；δ-CA主要存在于海洋硅藻中；ε-CA是近年来才确定的类型，主要存在于蓝细菌及一些化能自养型细菌中。多年来人们对碳酸酐酶的研究主要集中在与人类关系密切的α-CA和β-CA上。α-CA在氨基酸序列上存在20%～60%的同源性，哺乳动物几乎所有组织中都含有参与机体多种生命活动的α-CA。
碳酸酐酶Ⅲ与骨骼肌损伤的关系研究进展
Ｂ ｅ ｃ ｋ ｅ ｒ等 ［ ６ － ７ ］ 的 研究 证 明 Ｃ Ａ Ｉ Ｉ Ｉ 和 ２ ． ２ ． １ Ｃ Ａｍ抵抗 氧化应激
在 正常情
定 的成 员 。 在慢缩骨骼 肌纤维 中分布 非 反式 激 活 转 录激 活 因子 （ Ｔ Ｔ ） 融 合 的 况 下 ， 细 胞 通 过 特 定 的 酶 通 路 或 抗 氧 化 常丰 富（ 细胞胞浆蛋 白含量 的 １ ０ ％） ， 脂 Ｃ ＡＩ ｌ ｌ 蛋 白（ Ｔ Ａ Ｔ — Ｃ Ａｌ ｌ Ｉ ） 都 有 内在 的磷 系统 维持 活性Байду номын сангаас氧簇 的生成 和 清除处 于 肪 细胞 （ 可溶性 蛋 白的 ２ ４ ％） ， 肝（ 可溶 酸酶 活性 。Ｃ ＡⅢ的磷 酸酶活 性可 能涉 平 衡状 态 。 如 果这个 平衡 被破 坏 ， 则 导
性蛋 白的 ８ ％） 。其参 与 了多 种 临床疾 及细 胞 的氧化磷 酸化 、 信号 传导 、 氧化 致 氧化 应激 发生 ． 导 致肌 肉疲 劳 、 氧化
病 的发生 、 发展 ， 如骨骼肌损 伤 、 心肌损 应激与细胞 凋亡等生理 过程 伤、 类风湿性 关节炎 、 糖尿病 、 重症肌无 ２ Ｃ Ａｍ 与 骨 骼 肌 损 伤 的 关 系 力等＿ ２ ， 本 文 旨在 概述 Ｃ ＡＩ ｌ ｌ 与骨 骼 肌 ２ ． １ Ｃ Ａ１ １ Ｉ 与骨骼肌疾病 损伤 的关 系 的研究进 展 。 １ Ｃ ＡⅢ 的 生 理 功 能 损伤和氧化还原 敏感 基 因改 变 ． 最后导 致骨骼肌功 能状 态改变 。 目前 大量实验
碳酸酐酶在植物细胞中的功能研究
碳酸酐酶在植物细胞中的功能研究
植物是自主光合作用的生物体，能通过光能转化为化学能，并最终制造出营养物质。而光合作用的第二阶段，也就是暗反应，是在大多数植物叶绿体的叶片细胞胞质中进行的。暗反应的绝大部分是催化的，其中重要环节就是C3植物中的RuBP羧化酶反应和C4植物中的羧化酶反应。
在这两种反应中，有两种碳酸化酶在植物中起着至关重要的作用，它们分别是RuBP羧化酶和PEP羧化酶。在这两种羧化酶中，碳酸酐酶分别作为辅酶，促进碳的稳定化。
碳酸酐酶分子的结构和作用
碳酸酐酶是一种重要的辅酶，它在C3植物的RuBP羧化酶反应和C4植物的PEP羧化酶反应中都扮演着极其重要的角色。
在RuBP羧化酶反应中，碳酸酐酶的作用，是将CO2和水催化反应生成碳酸，从而促进CO2稳定的固定。而在PEP羧化酶反应中，碳酸酐酶则是把PEP和HCO3-转换成OAA和CO2。
碳酸酐酶的结构特点主要包括四个：
第一，这是一种蛋白质辅酶，即和酶结合并起催化作用的小分子，通常是一种较小的有机分子。
第二，碳酸酐酶的结构比较简单，它主要是由重复的β片段改变而来，这一设计使其构建的二级结构看上去呈八颗蛋黄的外形，每一片段都是由8个β片段串联而成的。
第三，碳酸酐酶在酶本身中有两种同工酶，分别被称为CAB和CBB。这两种同工酶都在RuBP羧化酶反应中扮演着不同的角色，对于羧酶来说，CAB是必须的，而CBB则是辅酶的结构部分。
第四，碳酸酐酶的反应机制利用CO2的亲电性，即两个晶体或分子中的电子
密集区域在靠近的时候就会自发合并。
碳酸酐酶功能研究的应用
血清Galectin-3水平与慢性心力衰竭的相关性和临床意义
血清Galectin-3水平与慢性心力衰竭的相关性和临床意义
孙宏超;金凤表;张爱文;巨名飞;丁振江;侯瑞田
【摘要】目的:探讨慢性心力衰竭患者血清半乳糖凝集素-3 (Galectin-3,Gal-3)浓
度与心力衰竭的相关性及临床意义.方法:以承德医学院附属医院心脏内科45例慢
性心力衰竭患者为心衰组,同期45例健康体检者为对照组.分别检测两组血清Gal-3、BNP浓度,以及左心室射血分数(LVEF)和左心室舒张末期前后径(LVEDD).结果:心衰组血清Gal-3、BNP浓度明显高于对照组(P＜0.01).相关性分析显示,心衰组患者血清Gal-3浓度与BNP、NYHA心功能分级、LVEDD呈正相关关系(P＜0.01),与LVEF呈负相关关系(P＜0.01).Gal-3诊断慢性心衰的ROC曲线下面积(AUC)为
0.852(P＜0.01).结论:血清Gal-3参与了慢性心衰的发生发展进程,对慢性心衰的临床诊断和危险分层具有指导意义.
【期刊名称】《承德医学院学报》
【年(卷),期】2017(034)004
【总页数】3页(P282-284)
【关键词】半乳糖凝集素-3;脑钠肽;慢性心力衰竭
【作者】孙宏超;金凤表;张爱文;巨名飞;丁振江;侯瑞田
【作者单位】承德医学院,河北承德 067000;承德医学院附属医院;承德医学院附属医院;承德医学院附属医院;承德医学院附属医院;承德医学院附属医院
【正文语种】中文
【中图分类】R541.6
心力衰竭是各种原因引起心脏结构和（或）功能发生改变，使心室充盈和（或）射血能力受损而引起的一组综合征，是各种心血管疾病发生发展的终末阶段，也是心脏病患者死亡的主要原因。近年来尽管医疗水平有所提升，但心衰患者的病死率仍高居不下。因此，加强心衰患者的临床诊断，提供及时、有效的干预措施，对减轻患者症状，提高生存率具有重要意义。
碳酸酐酶的作用
碳酸酐酶的作用
碳酸酐酶是一类广泛存在于生物体内的酶，其作用是催化二氧化碳和水生成碳酸和氢离子。在生物体内，碳酸酐酶的作用是非常重要的，它参与了多种生物过程，如细胞呼吸、酸碱平衡、骨骼形成等。
一、碳酸酐酶的分类
碳酸酐酶按照催化机制的不同，可以分为α-碳酸酐酶和β-碳酸酐酶两类。其中，α-碳酸酐酶是较为常见的一类，其催化反应的机制是通过质子转移来催化二氧化碳和水的反应；而β-碳酸酐酶则是通过亲核取代反应来催化反应的。
二、碳酸酐酶在细胞呼吸中的作用
在细胞呼吸过程中，碳酸酐酶的作用非常重要。在细胞内，葡萄糖被分解成丙酮酸和乙酰辅酶A，随后进入三羧酸循环。在三羧酸循环中，丙酮酸和乙酰辅酶A被氧化成二氧化碳和水，同时释放出能量。在这个过程中，碳酸酐酶的作用是将二氧化碳和水催化生成碳酸，碳酸再与乙酰辅酶A结合形成乳酸，从而维持细胞内酸碱平衡，使细胞呼吸正常进行。
三、碳酸酐酶在酸碱平衡中的作用
碳酸酐酶在维持酸碱平衡中也起到了重要的作用。在人体内，血液pH值的正常范围是7.35-7.45，而细胞内pH值通常为7.2-7.4。当血液或细胞内pH值偏离正常范围时，就会出现酸中毒或碱中毒的情况。碳酸酐酶通过催化二氧化碳和水生成碳酸和氢离子，从而调节血液或细胞内的pH值，维持酸碱平衡。
四、碳酸酐酶在骨骼形成中的作用
碳酸酐酶在骨骼形成中也起到了重要的作用。骨骼是人体内最重要的组织之一，它不仅仅是支撑身体的架构，还负责储存钙、磷等矿物质。在骨骼形成过程中，碳酸酐酶参与了骨骼矿化的过程。碳酸酐酶通过催化碳酸和氢离子生成二氧化碳和水，从而促进骨骼中钙、磷等矿物质的沉积，形成硬度较高的骨骼。
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第23卷 第5期2011年5月V ol. 23, No. 5May, 2011
生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
文章编号：1004-0374(2011)05-0429-05
碳酸酐酶III 在疾病和肌肉疲劳发生发展中的作用
尚西亮1，鲍苑苑2，任惠民3，陈世益1*
(1 复旦大学附属华山医院运动医学科，上海 200040；2 复旦大学附属华山医院内
分泌科，上海 200040； 3 复旦大学神经病学研究所，上海 200040)
摘 要：碳酸酐酶(carbonic anhydrases ，CAs )是一种广泛存在的含锌的金属蛋白酶，能可逆性地高效催化CO 2的水合反应，参与调节胞内pH 值、离子运输和生物合成反应等多种生理过程。在哺乳动物体内已发现13种CA 同工酶和3种CA 相关蛋白，其中CAIII 与其他CA 同工酶相比，在组织分布、分子结构和生物学功能上均有其独特之处。CAIII 表达异常可能与多种临床疾病的发生和发展有关，还可能参与了肌肉疲劳的发生。
关键词：碳酸酐酶III ；生物学功能；疾病；肌肉疲劳
中图分类号：Q556 ；R363. 1+4 文献标志码：A
Effects of CAIII on the occurrence and development of
diseases and muscle fatigue
SHANG Xi-Liang 1, BAO Yuan-Yuan 2, REN Hui-Min 3, CHEN Shi-Yi 1*
(1 Department of Sports Medicine, Huashan Hospital, Fudan University, Shanghai 200040, China;2 Department of Endocrinology, Huashan Hospital, Fudan University, Shanghai 200040, China;
3 Institute of Neurology, Fudan University, Shanghai 200040, China)
Abstract: Carbonic anhydrases (CAs) are zinc metalloenzymes that catalyze the reversible hydration of CO 2 to bicarbonate. They are major players in many physiological processes, including pH regulation and homeostasis, ion transportation, biosynthetic reactions, etc. The CA family consists of 13 different CA isozymes and 3 different CA-related proteins (CARP). Carbonic anhydrase III (CAIII) is one specific member of this family, which distinguished from the other isozymes by tissue distribution, molecular structure and biological functions. In recent years, it has been suggested that the changes of protein levels and activities of CAIII might be related with the occurrence and development of many kinds of diseases and muscle fatigue.
Key words: carbonic anhydrase III; biological functions; diseases; muscle fatigue
收稿日期：2010-11-29； 修回日期：2011-01-09
基金项目：国家自然科学基金项目(30771044)；复旦大学青年科学基金项目(09FQ66)
*通信作者：E-mail: cshiyi@; Tel: 021-********
碳酸酐酶(carbonic anhydrases ，CAs )是一种广泛存在于不同细胞内的含锌的金属蛋白酶家族，它能可逆性地高效催化CO 2的水合反应。至今在哺乳动物体内已发现13种CA 同工酶(CA I 、II 、III 、IV 、V A 、VB 、VI 、VII 、IX 、XII 、XIII 、XIV 、XV )和3 种CA 相关蛋白(carbonic anhydrase related protein, CARP)，即CARPVIII 、CARPX 、CARPXI 。其中，CA I~III 、CA VII 和 CAXIII 为胞浆可溶性蛋白，CAIV 、CAIX 、CAXII 、CAXIV 和CAXV 为胞膜相关蛋白，CA V A 和CA VB 存在于细胞线粒体中，
CA VI 为一种分泌型蛋白。13种CA 同工酶均具有催化CO 2 水合生成碳酸氢根(HCO 3-
)的能力。因此，与许多关键的生理病理过程有关，如连接代谢组织和肺CO 2/ HCO 3-的呼吸和转运，维持胞内pH 值稳
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定和CO2平衡，参与生物合成反应(如糖异生、脂肪形成和尿素生成等)、骨吸收、钙化和肿瘤形成等[1]。3 种CARP(CARPVIII、CARPX、CARPXI)并不具有CA活性，主要是由于它们与CA的功能域有较高的同源性而归入此家族。CAIII与其他CA 同工酶相比，无论是在组织分布、分子结构还是生物学功能上都有其独特之处。本文旨在概述CAIII 的生物学功能及其与疾病和肌肉疲劳之间的关系等方面的研究进展。
1 CAIII的组织分布及分子结构
CAIII是一种丰富的胞浆蛋白，主要存在于骨骼肌、肝脏和脂肪细胞中，分别约占骨骼肌、肝脏和脂肪细胞胞质可溶性蛋白的10%、8%和24%[2]，其中骨骼肌I型纤维(慢收缩纤维)含量较高(约占细胞湿重的2%)，II型纤维(快收缩纤维)中则含量很少[3]。此外，CAIII也存在于输尿管平滑肌细胞、红细胞、唾液腺、前列腺、肺、肾、结肠和睾丸等组织和细胞中，但表达量非常低。在哺乳动物中，CAIII 基因位于8q22，它有7 个外显子和6 个内含子。在CA 家族成员中，与CAIII相对分子质量最接近和氨基酸序列同源性最高的为CAI和CAII。CAI和CAII与CAIII分别有55% 和56% 的同源性，并且三者的肽链均由259 个氨基酸组成，相对分子质量约为29 k。在CA活性中心存在一个Zn原子，这对于CA的催化活性来说是必需的，其中CAI和CAII的Zn原子以单体形式存在，而在CAIII中则以二硫键相连的二聚体形式存在[4]。
2 CAIII的生物学功能
这种含锌的金属蛋白酶家族之所以称为CA，是因为它能可逆性地催化CO2的水合反应。CAIII 虽然与CAII互为同工酶，在分子结构上亦有许多相似之处，但它催化CO2水合的活性仅为CAII 的0.3%[2]。尽管CAIII的水化酶活性非常低，但由于它在骨骼肌 I 型纤维中的含量非常高，如在大鼠比目鱼肌中的浓度为0.5 mmol/L，这足以保证它的水化酶作用。CAIII除具有水化酶的作用外，还具有酯酶和磷酸酶的生物活性[5]。Cabiscol和Levine[6]研究发现，S-谷胱甘肽化作用能可逆性地调节CAIII的磷酸酶活性，即如果CAIII 肽链中的Cys-186 与谷胱甘肽间形成二硫键，它就具有磷酸酶活性；但如果肽链中的Cys-181 与谷胱甘肽间形成二硫键，它则会失去磷酸酶活性。尽管如此，Kim 等[7]却认为CAIII的磷酸酶活性并非它本身所有，而是分离、纯化获得的CAIII中混有一个污染的磷酸酶成分所致。为明确CAIII是否具有磷酸酶活性，黄河和任惠民[8]进行了深入研究，最终通过磷酸酶活性染色、特异抑制剂实验和酶催化反应动力学研究等证实了CAIII具有确凿的磷酸酶功能。
3 CAIII与疾病
3.1 CAIII与骨骼肌损伤/心肌损伤
由于CAIII在骨骼肌胞浆中含量非常丰富。因此，当运动或创伤造成骨骼肌损伤时，它必然会溢出，从而造成血清CAIII水平升高。如Lippi 等[9]在对10名健康男性运动员进行了21 km的跑步(亚最大强度有氧运动)训练后，检测发现血清CAIII 水平明显升高，约为运动前的2.9倍。与骨骼肌相比，心肌CAIII含量很低，因此测定血清CAIII和血清肌酸激酶同工酶(CKMB)可用于鉴别急性心肌梗死(AMI)和骨骼肌损伤。如当AMI时，血清CAIII水平正常，CKMB增高，CKMB/CAIII比值升高；而骨骼肌损伤时，血清CAIII和CKMB均明显增高，此时CKMB/CAIII比值并不增高[10]。
3.2 CAIII与肾脏疾病
广泛性近端小管(proximal tubule, PT)功能障碍，又称Fanconi综合征(肾脏多发性近端小管功能障碍综合征)。目前研究Fanconi综合征较好的模型为Clcn5基因敲除(Clcn5Y/-)小鼠模型。Gailly 等[11]研究发现，CAIII仅在正常肾脏外皮层PT细胞中呈低表达，但在Clcn5Y/-小鼠肾脏中CAIII表达阳性PT细胞数量增加了大约4倍，并在Clcn5Y/-小鼠和Dent 病(又称伴肾钙化和肾结石的肾脏Fanconi综合征，是一种染色体病，由ClC-5基因突变所致)患者尿液中均检测到了CAIII；进一步研究发现，正常肾脏CAIII mRNA 的表达水平约为CAII 的1/5，而在Clcn5Y/-小鼠肾脏内CAIII mRNA 的表达水平则明显升高，约为正常水平的5~6倍，CAII mRNA 的表达水平无明显变化。此外，作者在体外研究中还发现，当将PT细胞暴露于H2O2中时，细胞CAIII表达水平明显增高；由于CAIII具有抗氧化的作用，可保护细胞免于氧化应激造成的损伤[3]。因此，作者推测CAIII可能在此过程中发挥了自由基清除剂的作用。鉴于Clcn5Y/-小鼠肾脏主要表现为较高的细胞增殖状态和氧化应激状