结构生物化学/酶/辅基
辅基是某些蛋白质生物功能所必需的紧密结合的特定非多肽单位。辅基可以是有机的(如维生素、糖或脂类)或无机的(如金属离子),但不包含氨基酸。辅基与蛋白质紧密结合,甚至可以通过共价键连接,这与松散结合的辅基不同。在酶中,辅基通常参与活性位点,在酶的功能中发挥重要作用。
维生素是另一种常见的辅基。这是维生素在人体饮食中必不可少的原因之一。然而,无机辅基通常是过渡金属离子,如铁。血红蛋白中的血红素基团是一个位于卟啉中的辅基,卟啉是环状碳基团的四聚体。它包含一个称为原卟啉的有机成分,由四个吡咯环和一个处于亚铁状态(Fe2+)的铁原子组成。血液和肌肉的红色归因于血红素基团。辅基与辅因子的区别在于它们与酶的结合程度。如果连接紧密,辅因子被称为辅基。
血红素基团是一种辅基,由原卟啉环和一个中心铁(Fe)原子组成。原卟啉环由四个通过甲炔桥连接的吡咯环组成。四个甲基、两个乙烯基和两个丙酸侧链被连接。
血红蛋白中的血红素是一个铁原子卟啉的杂环,该基团的生物学功能是向身体组织输送氧气,使得气体分子配体与蛋白质基团的铁原子结合会改变蛋白质的结构,通过血红素分子周围的组氨酸残基的氨基酸基团。
中心处的铁是一种称为原卟啉的有机成分,它与四个吡咯氮原子通过甲炔桥连接,形成四吡咯环。铁可以处于亚铁(Fe2+)或高铁(Fe3+)氧化态。然而,它只有在亚铁状态下才能与氧气结合。铁可以在血红素平面的两侧形成两个额外的第五和第六配位键。第五配位点连接到远端组氨酸,而第六配位点可以不总是与氧气结合。结合后,血红素基团实际上会缩小尺寸并进一步下降到卟啉环平面。随之而来的是,远端组氨酸也会随之移动,而这个组氨酸连接到α-β界面,从而导致局部到完全的构象变化。
与特定辅基结合的结合蛋白称为全蛋白,而没有辅基的蛋白质称为脱辅基蛋白。辅基具有多种功能,如氧化还原反应、甲基化反应、氧化反应等等。
血红素基团使肌肉和血液呈现出独特的红色。