超氧化物歧化酶的研究班級：生物班姓名：胡金金學號：11摘要:超氧化物歧化酶是生物體內清除超氧陰離子自由基的一種重要酶,具有重要的生理功能,在醫藥、食品、化妝品中有廣泛的應用前景。現從分類、分布、結構、理化性質、催化機理、分離提取工藝、應用前景等方面探討了超氧化物歧化酶的基礎研究進展。個人收集整理勿做商業用途關鍵詞：超氧化物歧化酶、理化性質、生物學功能、提取工藝、應用前景到現在為止,人們已從細菌、原生動物、藻類、霉菌、植物、昆蟲、鳥、魚類和哺乳動物等生物體內分離得到 。超氧化物歧化酶（ 簡稱 是一類廣泛存在于生物體內的金屬酶,能夠催化超氧陰離子自由基發生歧化反應,平衡機體內的氧自由基,己成為化學及生物化學熱門的研究課題。作為生物體內超氧陰離子自由基的清潔劑，在防輻射、抗衰老、消炎、抑制腫瘤和癌癥、自身免疫治療等方面顯示出獨特的功能,在醫學、食品、化妝品等領域得到越來越多的應用。目前，世界各地學者對的研究方興未艾，深入研究不僅有著大的理論意義，也有著重大的實際應用價值。超氧化物歧化酶的結構和理化性質超氧化物歧化酶的結構超氧化物歧化酶（ 從結構上可分為兩族 n為第一族,Mn 和 為第二族。天然存在的 雖然活性中心離子不同，但催化活性部位卻具有高度的結構同一性和進化的保守性，即活性中心金屬離子都是與或個組氨酸（、咪唑基（Mn 含個天門冬氨酸羧基配位）和個 分子呈畸變的四方錐或扭曲的四面體配位。 n作為 結構上的第一族，是人們對于 結構研究的突破口，也是人們了解最多的一種 。比較不同來源的 n的氨基酸序列可以發現，它們的同源性都很高。有些氨基酸還很保守，在所有序列中都不變，這暗示著這些氨基酸與活性中心有關。如圖牛紅細胞 n的結構所示每個銅原子除分別與個組氨基酸殘基（ 的咪8氮配位外，還與一軸向水分子形成遠距離的第五配位，r則與個組氨酸殘基（和個天冬氨酸（ 配位。、r共同連接組氨酸組成咪唑橋結構。圖牛紅細胞 n的結構示意圖個人收集整理勿做商業用途圖牛紅細胞 n的結構示意圖Mn和 同屬于 結構上的第二族,Mn 是由 個氨基酸殘基構成的四聚體,Mn（0）是處于三角雙錐配位環境中，其中一軸向配位為水分子，另一軸向被蛋白質輔基的配位 占據，另個配基 、 和 位于赤道平面。 的活性中心是由個個和個 扭曲四面體配位而成。的.超2氧化物歧化酶的理化性質的等電點偏酸性，為酸性蛋白 對熱、值和蛋白水解酶的穩定性比一般酶要高。三種的主要理化性質見下表。個人收集整理勿做商業用途］超氧化物歧化酶生物學功能2.超的氧化物歧化酶與脅迫生存環境的變化是不可避免的，任何生物必須去適應各種變化.以植物為例，經研究發現，不同條件、不同物種、不同的發育時期及不同器官發生脅迫后，活性表現有升有降。然而 活性不論是升高還是降低，都表現出抗性強的品種比抗性弱的品種活性高即當 活性降低時，抗性強的品種下降幅度小而當 活性升高時，抗性強的品種升高幅度大或者抗逆性強的品種活性升高而抗逆性弱的品種降低。這說明在逆境條件下植物的抗性強弱與植物體內能否維持較高的 活性水平有關。的作用底物是生物體內產生的超氧陰離子自由基廠，作用機理是個人收集整理勿做商業用途］

之后 被抗壞血酸和過氧化氮酶（前者是主要的）分解為和從而解除所造成的氧化脅迫SOD的活性測定方法一般分直接測定法和間接測定法。直接測定法的原理是直接測定SOD催化反應的底物反應速度或產物生成速度。常見的直接測定方法有法、脈沖輻解法、超氧化鉀法等。直接法需專用的儀器，故此類方法一般實驗室較難應用。間接測定法是通過某種能產生O的系統，使O進行另一個便于檢測的反應，測定特征波長下的光吸收變化速率，計算SOD對這個反應的抑制程度從而間接定量SOD活性。常見的間接測定方法有黃嘌吟氧化酶細胞色素C法、鄰苯三酚自氧化法、微量鄰苯三酚自氧化法、黃嘌吟氧化酶法、光還原法等。超氧化物歧化酶活性的影響SOD的催化活性主要與SOD活性中心的氨基酸殘基、金屬離子及其配位環境、咪唑橋的變化有關。SOD活性中心的精氨酸和組氨酸對SOD的催化活性具有極其重要的意義。這兩個氨基酸離中心金屬離子非常近，而且均帶有正電荷，能誘導底物O進入活性中心，并可在催化過程中提供以加快歧化反應速度。如這兩個氨基酸殘基被破壞或修飾,SOD將會失活。SOD中心金屬離子的作用也不相同。對于CuZnSOD,Zn(0)的作用一是調節咪唑基與Cu的相互作用，二是穩定活性中心的結構。若除去酶分子中Zn(0)而保留原有環境中時Cu(O)，SOD仍有相當高的活性oCu(0)與酶催化作用有關,起著傳遞電子的作用。若除去Cu(0)，則SOD將會失活，重新加入Cu(0)后SOD的酶活性恢復。另一方面,Cu(0)所處的環境對活性有重要影響。若以其它金屬離子代替Cu(0)，同時用Cu(0)代替Zn(0)，則酶失去全部活性。另外，只有結合態的Cu(0)才直接與活性有關,但在一定濃度范圍內，增加游離的Cu(0)的濃度可顯著提高SOD活性。對咪唑橋配合物進行催化的研究表明，在催化過程中，咪唑橋在與銅相連的一側的原子迅速地發生了質子化和去質子化的變化，對酶的催化活性有重要影響。個人收集整理勿做商業用途3超氧化物歧化酶的提取3.超1聲波超氧化物歧化酶提取流程取新鮮蒜瓣，去皮洗凈，用勻漿機勻漿 ，分別分成組、組，每組，取組分別用? 功率超聲波破碎 ，另取組按上述確定的功率破碎? ，在每組蒜汁中加入倍體積 的磷酸緩沖液，浸提(°C),離心得浸提液，測定浸提液中的總蛋白含量及總酶活性，取三次的平均值。超聲波提取超氧化物歧化酶是目前最常用效率高的提取方法O純化工藝方法熱變性法熱變性法是提取工藝中一種較為廉價的方法，可以降低生產成本，并且簡單易行。熱變性法不引入其他雜質，對提取工藝非常有利。SOD是一種熱穩定性較好的酶，并且大部分雜蛋白在 C時就可變性，因此可以利用SOD和雜蛋白變性溫度的差異來實現初步分離。個人收集整理勿做商業用途向蛋白質溶液中加入有機溶劑丙酮，水的活度降低。隨著有機溶劑濃度的增大，水對蛋白質分子表面荷電基團或親水基團的水化程度降低，溶液的介電常數下降，蛋白質分子間的靜電引力增大，發生沉淀。有機溶劑密度較低，易于沉淀分離;與鹽析法相比，沉淀產品不需脫鹽處理。但該法容易引起蛋白質變性，必須低溫下進行。個人收集整理勿做商業用途硫酸銨鹽析法硫酸銨是常用的鹽析鹽。因為其價格便宜，操作簡單，安全(溶解度大且受溫度影響小，具有穩定蛋白質的作用)，且可較好的保持SOD的活性，它常被用在蛋白質初級純化和濃縮。個人收集整理勿層析法層析是獲得SOD精品的重要一步，對SOD比活力有很大提高，在經過沉淀分級后常采用層析方法純化SOD提取液，目前國內外對層析的多步組合純化研究較活躍。個人收集整理勿做商業用途°超氧化物歧化酶的模擬研究與天然相比 的模擬物有著更顯著的優點。首先是獲取和制備比天然 要簡單得多。天然要從人或其它生物中提取這就決定了天然 的提取必然困難重重而且產量不高。而模擬可以用化學方法來人工合成其物質和能量消耗低且產量不會受到限制。其次天然 作為一種生物大分子,在進入體內時存在著諸如進入細胞能力弱、細胞滲透性差、在血中半衰期短（在人體中只是在很短時間內穩定其半衰期為分鐘級）、不能口服、價格昂貴等缺點。另外對于非人體還存在著造成免疫損傷的可能。所以人們把目光投向了 模擬物尤其是低分子量模擬物上。目前生物無機化學家們合成和表征了一系列含銅、錳、鐵等金屬離子的小分子配合物來模擬期待將來能用小分子模擬化合物代替 應用于臨床。其中研究最多的含銅絡合物是 二異丙基水楊酸銅 （ 這是一種低分子量的親脂性絡合物具有天然 樣活性可以起到抗炎及減輕由鏈脲菌素誘導產生的糖尿病。合成的鐵（6酪氨酸模擬 金屬酶分子量比天然酶小得多與天然 活性差距較小且毒性小從而大大推進了人工合成具有分子質量較小、穩定性高、毒性較底、活性較高等優點的 模擬物的研究工作。但是由于超氧化物歧化酶的模擬屬于新型交叉學科,需要化學和生物學知識乃至技術的高度結合,目前的模擬還沒有走向成熟,相信隨著2世紀化學生物學的崛起,這一新興交叉學科將會對化學、生物學及醫學產生深遠的影響［1。］個人收集整超氧化物歧化酶的應用在醫藥上的應用的藥用研究國內外主要用于治療因超氧陰離子傷害引起的疾病如心肌缺血與缺血再灌注綜合癥、類風濕關節炎、紅斑狼瘡等。心肌缺血與缺血再灌注損傷是當今十分活躍的研究領域,它揭示了過去某些臨床難以解釋的疾病矛盾,例如在冠狀動脈的搭橋手術、溶栓術、變異型心絞痛及冠狀動脈痙攣緩解再時導致的病情惡化等均與 存在密切相關。實驗證明心肌缺血再灌注損傷過程 產生增加 通過膜的脂質氧化損傷心肌細胞內線粒體膜、內質網膜和溶酶體膜,從而破壞了機體的正常代謝。如果在這個時候注射適量的便可有效防治綜合癥出現。 除應用于心臟和小腸動脈缺血再灌注外也可應用于肝、腎、心臟等器官的保存和移植斷肢再植整形美容等手術過程。個人收集整理勿做商業用途炎癥是機體受到外界微生物入侵后的一種保護性反應。吞噬細胞在炎癥反應中起著重要作用,它們在吞噬過程或受剌激產生呼吸爆發消耗氧氣釋放大量活性氧自由基如 和羥基自由基（從而直接毒害真核細胞,損傷內皮細胞,紅細胞,成纖維細胞,血小板和精子,白細胞本身也能被它自己產生的氧自由基損傷。用 治療角叉菜膠誘導的胸膜炎可減少胸腔積液和白細胞的積累。還可以抑制關節炎干擾白細胞在腎小球炎癥部位的積累。可以抑制黃嘌吟氧化酶引起的急性氣管炎導致的器官通透性的改變減少多形核白細胞個人收集整理勿做商業用途］在肺部的積累。由此可見 用于治療炎癥具有很好的應用前景。動物實驗已證實和其它氧自由基的清除劑能抑制自身免疫性疾病的慢性發病過程。研究表明人類紅斑性狼瘡患者血清中有一種能使染色體破壞的介裂因子這種因子的存在與出現息息相關類風濕關節炎病人血液中活性比正常人低得多故上述兩種病人均可用治療。在食品工業中的應用在新鮮和加工的食品中往往存在有超氧自由基（。這些超氧自由基能迅速氧化諸如抗壞血酸、生育酚之類的重要營養組分。對哺乳動物源中 的研究表明 對乳本身起到抗氧化的作用現已發現在牛乳中 在下經后仍對巴氏消毒作用有抵抗作用 能除去誘發脂類過氧化作用的超氧自由基,從而達到防止牛乳敗壞的目的。實驗表明,超氧自由基可能是引起異味和變色化合物的潛在的前體,這些化合物在某些條件下經過氧化酶的氧化作用而形成。過氧化酶活性通常被人們認為對植物性食物的品質有害 對防個人收集整理勿做商業用途止由于過氧化酶活性而引起質量降低有一定的作用。脂肪過氧化反應可以通過黃嘌吟氧化酶體系產生或通過脂氧化酶來誘發但存在時則被抑制已發現鱭油自動氧化作用由于的存在而延緩。由上述可以看出,超氧物歧化酶是一種可能作為食品天然抗氧化劑的酶。目前超氧物歧化酶已被申請專利作為食品中抗氧化劑。國外把作為食品添加劑的例子是加在口香糖和飲料中。個在化妝品中的應用據悉國外不少高級化妝品中都添加國內也有數家工廠或公司在開發和生產化妝品如大寶蜜、康妮、康舒達霜劑等。當然至今仍有人對能否透過皮膚及其實際效果持懷疑態度對這些問題還待于進一步研究。個人收集整理勿做商業用途5.在4農業方面的應用近年來有不少學者對逆境生理關系進行廣泛研究當植物處于逆境時植物體內會產生大量的超氧陰離子自由基從而影響植物生長發育只有當植物體內產生適量的才能清除對其的毒害作用。由此可見開展與植物逆境生理關系的研究不但有助于植物在逆境中的生理化關系而且可培育出抗逆性強有經濟效益的新品種。在應用研究上也被作為選擇性殺傷癌細胞的標靶通過破壞癌細胞活性使癌細胞喪失對毒性氧的防御能力致使癌細胞凋亡。另外用基因工程技術制備的重組已廣泛用于應用研究以及與應用直接相關的基礎理論研究。個人收集整理勿做商業用展望自 年首次發現 以來相關的研究一直是化學生物界熱門的研究課題。然而仍有許多工作有待于進一步研究。在 理論研究方面不少問題還未研究或者有待深入如對 進行化學修飾后修飾酶的代謝過程及具體的毒副作用等方面都要深入研究。在的應用研究方面也有一些問題急待解決。如'在臨床應用方面要進一步闡明 在體內的抗氧化過程要延長 在體內的半衰期減少其對機體的毒副作用等'；在食品工業方面要確保口服 有效性使之不被胃蛋白酶分解等;》在化妝品應用方面要準確地測定的活性大小同時要明確化妝品基質對活性和穩定性的影響。如果以上問題能夠得到很好的解決相信 的研究與應用必將有個美好的前景造福人類。參考文獻田春美鐘秋平超氧化物歧化酶的現狀研究進展 中國熱帶醫學章慧慧勵建榮