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結構生物化學/酶/輔基

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輔基是某些蛋白質生物功能所必需的緊密結合的特定非多肽單位。輔基可以是有機的(如維生素、糖或脂類)或無機的(如金屬離子),但不包含氨基酸。輔基與蛋白質緊密結合,甚至可以透過共價鍵連線,這與鬆散結合的輔基不同。在酶中,輔基通常參與活性位點,在酶的功能中發揮重要作用。

維生素是另一種常見的輔基。這是維生素在人體飲食中必不可少的原因之一。然而,無機輔基通常是過渡金屬離子,如鐵。血紅蛋白中的血紅素基團是一個位於卟啉中的輔基,卟啉是環狀碳基團的四聚體。它包含一個稱為原卟啉的有機成分,由四個吡咯環和一個處於亞鐵狀態(Fe2+)的鐵原子組成。血液和肌肉的紅色歸因於血紅素基團。輔基與輔因子的區別在於它們與酶的結合程度。如果連線緊密,輔因子被稱為輔基。

血紅素

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血紅素b(Fe-原卟啉IX)

血紅素基團是一種輔基,由原卟啉環和一箇中心鐵(Fe)原子組成。原卟啉環由四個透過甲炔橋連線的吡咯環組成。四個甲基、兩個乙烯基和兩個丙酸側鏈被連線。

血紅蛋白中的血紅素是一個鐵原子卟啉的雜環,該基團的生物學功能是向身體組織輸送氧氣,使得氣體分子配體與蛋白質基團的鐵原子結合會改變蛋白質的結構,透過血紅素分子周圍的組氨酸殘基的氨基酸基團。

中心處的鐵是一種稱為原卟啉的有機成分,它與四個吡咯氮原子透過甲炔橋連線,形成四吡咯環。鐵可以處於亞鐵(Fe2+)或高鐵(Fe3+)氧化態。然而,它只有在亞鐵狀態下才能與氧氣結合。鐵可以在血紅素平面的兩側形成兩個額外的第五和第六配位鍵。第五配位點連線到遠端組氨酸,而第六配位點可以不總是與氧氣結合。結合後,血紅素基團實際上會縮小尺寸並進一步下降到卟啉環平面。隨之而來的是,遠端組氨酸也會隨之移動,而這個組氨酸連線到α-β介面,從而導致區域性到完全的構象變化。

與特定輔基結合的結合蛋白稱為全蛋白,而沒有輔基的蛋白質稱為脫輔基蛋白。輔基具有多種功能,如氧化還原反應、甲基化反應、氧化反應等等。

血紅素基團使肌肉和血液呈現出獨特的紅色。

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