核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶分子月报 2000 作者DavidGoodsell 关键词:核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶;光呼吸;碳固定;光合 作用;叶绿体 不同结构间比较 核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶能够催化固定二氧化碳构建糖链 的反应。 烟草中的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶 这个结构图展示了烟草叶绿体中的大蛋白质复合物。 菠菜中的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶 这个结构图展示了菠菜中酶的活性位点处结合了酶底物类似物的情 细菌中的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶这个结构图展示了细菌中的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶,可以 看出细菌中的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶要比植物中发现的核 酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶小很多。 1.固碳作用 碳对于生命是必须的。我们所有的分子机制都是以有机碳为中心 建立的。但是,地球和大气中的碳都是以高度氧和的状态存在,比如 碳酸盐矿物质以及二氧化碳气体。要想使这种氧化碳更好的被利用, 则应该更多的使它们变为有机形式,例如具有丰富的碳碳键并被氢原 子修饰。而植物在太阳能功能的情况下,执行着固定碳的重要任务。 在植物细胞中,核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶起着将物质在有生 命和无生命之间转换的桥梁作用,这种酶能够将空气中无机碳转变成 有机碳。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶能够捕捉二氧化碳并把二氧化 碳与二磷酸核酮糖(五个碳原子的短糖链)连接,之后,核酮糖二磷 酸羧化酶/加氧酶会将这条加长链进行剪切使之成为两条相同的具有 三个碳原子的磷酸甘油酸片段。磷酸甘油酸是细胞内的常见分子,是 许多反应途径的中间物质。大多数由核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶产 生的磷酸甘油酸会循环利用生成更过的核酮糖二磷酸以供给固碳循 每六个酶分子中会有一个用于生成蔗糖以供给植物的其他需求或以淀粉的形式储存于植物中以备后用。 2.作用缓慢而稳定 尽管核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶起着重要的作用,但它的效率非 常低。典型的酶每秒钟能催化一千摩尔底物,但是核酮糖二磷酸羧化 酶/加氧酶每秒钟只能催化大约三个二氧化碳。于是植物细胞通过产 生大量的酶来补偿这种低效率。叶绿体内存在大量核酮糖二磷酸羧化 酶/加氧酶,这种酶占了叶绿体内总蛋白质量的一半。这使核酮糖二 磷酸羧化酶/加氧酶成为地球上最丰富的单体酶。 核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶缺乏特异性。