生物体激活利用氧分子的机理

《生物体激活利用氧分子的机理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、●小综述《生命的化学》2010年30卷4期CHEMISTRYOFLIFE2010，30(4)·601·文章编号:1000-1336(2010)04-0601-07生物体激活利用氧分子的机理李任强谢丽思暨南大学生物工程学系，广州510632摘要：生物体通过能激活氧分子的酶来利用空气中的氧。激活氧分子的酶一般含金属离子如铁、铜、锰等作为其活性中心的构成部分，铁卟啉出现在许多能激活氧分子的酶分子中。起作用时，酶控制其活性中心的金属离子使其与氧结合形成过渡态，并通过电子传递使氧最终接受电子而脱离金属形成过氧化氢或水分子或直接参入底物中形成产物，

2、这个氧激活过程完全依赖于金属离子的活泼性和酶蛋白具有控制金属离子活性的能力。对细胞色素C氧化酶的活性中心进行模拟研究是探索酶激活氧分子机理的方法之一。目前最好的细胞色素C氧化酶活性中心结构的模拟物为(FeCuPhOH)和[(LN3·OH)CuI-FeII(TMP)]+，它们都能产生低温下稳定的Cu-O2-Fe或Fe(O2-)…Cu复合物过渡态，且氧能与金属脱离，这是氧被激活且可被利用的标志。对细胞色素C氧化酶的作用机理，特别是能制造出相应模拟酶还需要更深入的研究。关键词：氧激活酶；分子氧；细胞色素C氧化酶；模拟酶中图分类号：Q71许多生

3、物，特别是哺乳类高等动物需利用空气目的是起储存、运输氧的作用，它们首先要激活氧中的氧分子而生存，因为氧分子的利用可使生物体分子才能与之结合。另一大类就是那些不仅能激活内许多物质发生氧化还原反应而产生大量的能。氧氧分子并与之结合，而且还能使被激活的氧以氧原分子的利用使生物细胞代谢更复杂，能完成更高级子的形式参与化学反应的活性物质，这些物质都是的生命过程，表现出更神奇的生命现象。显然，利酶。限于篇幅，本文只论述第二大类，因为此类酶用氧分子是生物长期进化、适应和利用环境的结果。既激活氧分子，又使其以原子形式直接参与机体中然而，氧分子在常态下很

4、难与一般的有机分子发生的代谢，更能说明生物激活氧分子的机理，是生物反应，因为氧分子在化学结构上是一相对稳定的物激活利用氧分子的主要体现物质。质，所以生物体如何利用氧分子一直以来是一个重对激活氧分子的酶分子的研究曾做出巨大贡献要的生物化学问题。就目前对生物的认识，生物利的科学家当数HowardMason和OsamuHayaishi教授。用氧分子是以生物活性分子先激活氧分子与其结合1955年，他们用18O2示踪法证明空气中的氧在酶的后再加以利用。催化下参与了化学反应[1,2]。经过一系列的研究，生物体中能激活氧分子的活性物质可分为二大195

5、7年HowaordMason教授把能激活氧分子的酶分类：一类是能携带、运输氧分子的蛋白质，如血红成三类[3]：蛋白(hemoglobin)、肌红蛋白(myoglobin)和蚯蚓血红第一类是能使氧分子的二个氧原子结合于底物蛋白(hemerythrin)等。这些活性分子与氧分子结合的的酶，即双加氧酶(dioxygenase)。其催化的反应为：S(底物)+O2®SO2收稿日期：2010-04-192S+O2®2SO暨南大学自然科学基金项目(640073)资助作者简介：李任强(1958-)，男，博士，教授，通讯作者，E-mail:trqli@j

6、nu.edu.cn；谢丽思(1985-)，女，硕士生，E-mail:如吲哚胺2,3-双加氧酶(indoleamine2,3-dioxygenase)，色氨酸2,3-双加氧酶(tryptophan2,3-smallwhite11385@yahoo.com.cndioxygenase)等。·606·《生命的化学》2010年30卷4期CHEMISTRYOFLIFE2010，30(4)●MiniReivew如激活后氧脱离金属离子的机理、影响因素等还有[13]Rutkowska-ZbikDetal.Fromactivationofdioxygen

7、to许多未知。这些络合物只是模拟物，是非蛋白质，活力低，要作为模拟酶应用的话还应以合适的载体把其固定。而且因为模拟物分子较大，很难在固定好formationofhigh-valentoxospecies:AbinitioDFTstudies.JMolCatalA,2007,275:113-120[14]CollmanJPetal.CatalyticreductionofO2bycytochromecusingasyntheticmodelofcytochromecoxidaseJ.AmChem的同时又能保证其结构的稳定。另外，为了更接近

8、Soc,2009,131:5034-5035[15]BollingerJMJretal.Stalkingintermediatesinoxygenactivation细胞色素C氧化酶，把铜与组氨酸的咪唑而非