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1、超氧化物歧化酶的研究班级：生物班姓名：胡金金学号：11摘要:超氧化物歧化酶是生物体内清除超氧阴离子自由基的一种重要酶,具有重要的生理功能,在医药、食品、化妆品中有广泛的应用前景。现从分类、分布、结构、理化性质、催化机理、分离提取工艺、应用前景等方面探讨了超氧化物歧化酶的基础研究进展。关键词：超氧化物歧化酶、理化性质、生物学功能、提取工艺、应用前景到现在为止,人们已从细菌、原生动物、藻类、霉菌、植物、昆虫、鸟、鱼类和哺乳动物等生物体内分离得到SOD。超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,简称SOD),是一类广泛
2、存在于生物体内的金属酶,能够催化超氧阴离子自由基发生歧化反应,平衡机体内的氧自由基,己成为化学及生物化学热门的研究课题。作为生物体内超氧阴离子自由基的清洁剂,SOD在防辐射、抗衰老、消炎、抑制肿瘤和癌症、自身免疫治疗等方面显示出独特的功能,在医学、食品、化妆品等领域得到越来越多的应用。目前,世界各地学者对SOD的研究方兴未艾,深入研究SOD不仅有着大的理论意义,也有着重大的实际应用价值。1超氧化物歧化酶的结构和理化性质1.1超氧化物歧化酶的结构超氧化物歧化酶(SOD)从结构上可分为两族:CuZn-SOD为第一族,Mn-SOD和
3、Fe-SOD为第二族。天然存在的SOD,虽然活性中心离子不同,但催化活性部位却具有高度的结构同一性和进化的保守性,即活性中心金属离子都是与3或4个组氨酸(His)、咪唑基(Mn-SOD含1个天门冬氨酸羧基配位)和1个H2O分子呈畸变的四方锥或扭曲的四面体配位。CuZn-SOD作为SOD结构上的第一族,是人们对于SOD结构研究的突破口,也是人们了解最多的一种SOD。比较不同来源的CuZn-SOD的氨基酸序列可以发现,它们的同源性都很高。有些氨基酸还很保守,在所有序列中都不变,这暗示着这些氨基酸与活性中心有关。如图1牛红细胞CuZ
4、n-SOD的结构所示:每个铜原子除分别与4个组氨基酸残基(His441461611118)的咪唑氮配位外,还与一轴向水分子形成远距离的第五配位,Zn则与3个组氨酸残基(His61169178)和1个天冬氨酸(D81)配位。Cu、Zn共同连接组氨酸61组成/咪唑桥0结构。图1牛红细胞CuZn-SOD的结构示意图图1牛红细胞CuZn-SOD的结构示意图[1]]Mn-SOD和Fe-SOD同属于SOD结构上的第二族,Mn-SOD是由203个氨基酸残基构成的四聚体,Mn(Ó)是处于三角双锥配位环境中,其中一轴向配位为水分子,另一轴向被蛋
5、白质辅基的配位His-28占据,另3个配基His-83、His-170和Asp-166位于赤道平面。Fe-SOD的活性中心是由3个His,1个Asp和1个H2O扭曲四面体配位而成。1.2超氧化物歧化酶的理化性质SOD的等电点偏酸性,为酸性蛋白SOD对热、pH值和蛋白水解酶的稳定性比一般酶要高。三种SOD的主要理化性质见下表[2]。2超氧化物歧化酶生物学功能2.1超氧化物歧化酶与胁迫生存环境的变化是不可避免的,任何生物必须去适应各种变化.以植物为例,经研究发现,不同条件、不同物种、不同的发育时期及不同器官发生胁迫后,SOD活性表
6、现有升有降。然而SOD活性不论是升高还是降低,都表现出抗性强的品种比抗性弱的品种活性高.即当SOD活性降低时,抗性强的品种下降幅度小;而当SOD活性升高时,抗性强的品种升高幅度大;或者抗逆性强的品种活性升高而抗逆性弱的品种降低。这说明在逆境条件下植物的抗性强弱与植物体内能否维持较高的SOD活性水平有关。SOD的作用底物是生物体内产生的超氧阴离子自由基O厂,作用机理是:之后H2O2:被抗坏血酸和过氧化氮酶(前者是主要的)分解为H2O和O2,从而解除O2-所造成的氧化胁迫[3]。2.2.1超氧化物歧化酶的活性测定SOD的活性测定方
7、法一般分直接测定法和间接测定法。直接测定法的原理是直接测定SOD催化反应的底物反应速度或产物生成速度。常见的直接测定方法有EPR法、脉冲辐解法、超氧化钾法等。直接法需专用的仪器,故此类方法一般实验室较难应用。间接测定法是通过某种能产生O-2的系统,使O-2进行另一个便于检测的反应,测定特征波长下的光吸收变化速率,计算SOD对这个反应的抑制程度从而间接定量SOD活性。常见的间接测定方法有黄嘌呤氧化酶-细胞色素C法、邻苯三酚自氧化法、微量邻苯三酚自氧化法、黄嘌呤氧化酶-NBT法、NBT光还原法等。2.2.2超氧化物歧化酶活性的影响
8、SOD的催化活性主要与SOD活性中心的氨基酸残基、金属离子及其配位环境、/咪唑桥0的变化有关。SOD活性中心的精氨酸和组氨酸对SOD的催化活性具有极其重要的意义。这两个氨基酸离中心金属离子非常近,而且均带有正电荷,能诱导底物O-2,进入活性中心,并可在催化过程中提供H+以加快
