介绍 RuBisCo 酶含有八个大亚基和八个小亚基,其在光合作用中具有重要的作用,它可以利用太阳能将空气中的二氧化碳固定起来,形成碳水化合物,以维持植物体的生命,当然这也是动物的能量来源。 [1] 分子结构 16条多肽链构成一个酶分子。植物和藻类的Rubisco 具有大而复杂的结构,其包括一大一小两条蛋白链各 8 个拷贝。许多酶都形成相似的对称复合体。 通常,不同链之间的相互作用被用以在变构效应中调控酶的活性。然而 Rubisco 活性位点各自独立运作,似乎就像岩石一样死板。实际上,光合细菌的 Rubisco 比植物的要小些,其仅仅包含两条链,但同样能行使催化功能。 那么,为什么植物的 Rubisco 要如此大而复杂?这可能要归因于植 物 Rubisco 发挥功能时所处的拥挤的环境。 通过将许多多肽链包装成紧密的复合体 ,蛋白可以减少被自身周围的水分弄湿的表面面积。这可以让更多的多肽链、更多的活性位点被包裹在相同的空间。 [2] Rubisco的活性位点位于一个镁离子的周围。镁离子上面是一个与 rubisco 催化产物相似的小的糖分子,底部为蛋白链的一段短的延伸片段。 [2] 实际上, Rubisco 蛋白链是完全缠绕这些分子的。镁离子被三个氨基酸紧紧托住,其中包括一个具有特异修饰形式的赖氨酸(链接离子和蛋白的键以向下的黄色线条表示)。一个额外的二氧化碳分子,镁离子下方的大球体紧紧的附在弯曲的赖氨酸侧链末端。 在植物细胞中,这个作为催化剂的二氧化碳分子与碳固定反应中的二氧化碳分子不同 。 其在白天与Rubisco 结合,开启 Rubisco 的活性;到了晚上便离开,关闭 Rubisco 的活性。 镁离子裸露的位点既可以与带有两个氧原子的 1.5 二磷酸核酮糖结合,也可以与将要加在糖链上的二氧化碳分子结合。 [2] 生物学意义 1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶在生物学上有重要的意义,因为它所催化的反应是无机态的碳进入生物圈的主要途径。1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶是植物叶片中含量最丰富的蛋白质,也可能是地球上含量最多的蛋白质。鉴于它对生物圈的重要性,人们正在努力改进自然界中的1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶的功能。 作用途径 RuBisCo核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶是光合作用C3碳反应中重要的羧化酶,也是光呼吸中不可缺少的加氧酶。它在光合作用中卡尔文循环里催