鋅與酶

人體內的鋅，主要分布在細胞內，大部分集中在肌肉和骨骼中，其中肌肉中的鋅約占總量的62．2％，骨骼中的鋅約占總量的28．5％。含鋅濃度最高的器官是眼睛，其次是精液。在血液中的鋅，各種組成成分不一樣。其中紅血球中的鋅濃度是血漿中的10倍，而白血球中的鋅濃度是紅血球的25倍。

由於所有的微量元素在體內均不能合成，所以都得從外界獲得。鋅也是一樣，通過食物鏈進入人體內。

進入體內的鋅由血液運送到各組織器官而被利用，主要是參與各種含鋅酶的體內合成。鋅是這些含鋅酶發揮生物功能的必需元素。

鋅離子在酶中可結合活性部位。酶的活性部位或者稱活性中心是指酶分子中直接和低物(即酶催化的反應中的反應物)結合，並且和酶催化作用直接有關。

鋅離子還可以與酶中的其他部位結合，例如穩定酶分子結構的部位。對酶的作用來說，它的“一舉一動”都不能沒有鋅。

一些其他微量元素，如鎘、鎳、錳、鐵和汞可取代其中的鋅，取代後的酶有時仍有催化作用。到20世紀80年代初，人們已知含鋅金屬酶已超過200種。由於鋅不能氧化或還原，因此非常穩定，所以得以在許多生物學過程中被利用。

有許多酶含有鋅，但是並不是鋅都在酶的活性部位起中心作用。其作用包括4個方麵。

1．催化作用。

2．穩定酶分子結構的作用。

3．調節作用。鋅在酶中可以激活或者抑製酶的作用。這種情況下，失去起調節作用的鋅酶仍然有活性。

4．非催化作用。即有些金屬酶中的鋅既不直接參與催化作用，也不起穩定酶分子結構的作用，而是其他的作用。

在所有鋅酶中，最重要的是碳酸酐酶。

這個酶有著耐人尋味的生物化學性質。其化學性質是研究鋅酶的範例。

1933年，有人從血液中分離出一種能可逆催化二氧化碳水合作用的酶，當時把它稱之為碳酸酐酶。但是，這隻是碳酸酐酶的發現。人們真正認識、了解碳酸酐酶是一個含鋅的酶則是1940年由凱裏恩和馬思發現的。

他們從哺乳動物的紅細胞中提取了純的碳酸酐酶，並證實了該酶是含有一個鋅離子的金屬酶。同時測出其中含0，33％的鋅。鋅在酶中是維持碳酸酐酶活性所必需的。

在紅細胞裏，有相當多的碳酶酐酶，它能加速下麵的反應：

C02+H2O=HC03+H+

這種催化劑並不是單方麵加快其一方向反應的反應速度，而是同時加快正、逆兩個方向的反應。

由此可見，碳酶酐酶不但加快二氧化碳和水結合的反應(正向反應)，也能加快碳酸氮根離子的分解反應(逆向反應)。人的身體好比一個終日不熄的火爐，燃料是含碳、氫、氧、氮等元素的食物，產物是二氧化碳和水。二氧化碳可以穿過組織的間隙，鈷進毛細血管，溶解在血液中，血液裏的二氧化碳就多了。按理說，血液的酸性應該增大，可是實際上沒有什麽改變，這是因為紅細胞裏存在著碳酸酐酶。當二氧化碳一進入紅血球，碳酸酐酶就加快丁二氧化碳和水結合的反應，使酸度基本不變。

人體從食物中獲得了蛋白質，還必須把蛋白質分解為氨基酸，然後再用這些氨基酸合成人體所需的蛋白質。蛋白質的分解要靠水解反應，還要有羧基肽酶，而羧基肽酶要靠鋅離子才能起作用。