幾種抗氧化酶的作用

1、一.超氧化物歧化酶(SOD):超氧化物歧化酶，是一種新型酶制劑，是生物體內重要的抗氧化酶，廣泛分布于各種生物體內，如動物，植物，微生物等。SOD具有特殊的生理活性，是生物體內清除自由基的首要物質。SOD在生物體內的水平高低意味著衰老與死亡的直觀指標；現(xiàn)已證實，由氧自由基引發(fā)的疾病多達60多種。它可對抗與阻斷因氧自由基對細胞造成的損害，并及時修復受損細胞。由于現(xiàn)代生活壓力，環(huán)境污染，各種輻射和超量運動都會造成氧自由基大量形成；因此，生物抗氧化機制中SOD的地位越來越重要！超氧化物歧化酶(SOD)按其所含金屬輔基不同可分為三種，第一種是含銅（Cu）鋅（Zn）金屬輔基的稱（Cu.ZnSOD），最為常

2、見的一種酶，呈綠色，主要存在于機體細胞漿中；第二種是含錳（Mn）金屬輔基的稱（MnSOD），呈紫色，存在于真核細胞的線粒體和原核細胞內；第三種是含鐵（Fe）金屬輔基的稱（FeSOD），呈黃褐色，存在于原核細胞中。SOD是一種含有金屬元素的活性蛋白酶。超氧化物岐化酶（SOD）能催化如下的反應：O2-+H+H2O2+O2，O2-稱為超氧陰離子自由基，是生物體多種生理反應中自然生成的中間產物。它是活性氧的一種，具有極強的氧化能力，是生物氧毒害的重要因素之一。SOD是機體內天然存在的超氧自由基清除因子，它通過上述反應可以把有害的超氧自由基轉化為過氧化氫。盡管過氧化氫仍是對機體有害的活性氧，但體內的過氧

3、化氫酶(CAT)和過氧化物酶（POD）會立即將其分解為完全無害的水。這樣，三種酶便組成了一個完整的防氧化鏈條。目前，人們認為自由基（也稱游離基）與絕大部分疾病以及人體的衰老有關。所謂的自由基就是當機體進行代謝時，能奪去氧的一個電子，這樣這個氧原子就變成自由基。自由基很不穩(wěn)定，它要在身體組織細胞的分子中再奪取電子來使自己配對，當細胞分子推陳出新一個電子后，它也變成自由基，又要去搶奪細胞膜或細胞核分子中的電子，這樣又稱會產生新的自由基。如，超氧化物陰離子自由基、羥自由基、氫自由基和甲基自由基，等等。在細胞由于自由基非常活潑，化學反應性極強，參與一系列的連鎖反應，能引起細胞生物膜上的脂質過氧化，破壞

4、了膜的結構和功能。它能引起蛋白質變性和交聯(lián)，使體內的許多酶及激素失去生物活性，機體的免疫能力、神經(jīng)反射能力、運動能力等系統(tǒng)活力降低，同時還能破壞核酸結構和導致整個機體代謝失常等，最終使機體發(fā)生病變。因此，自由基作為人體垃圾，能夠促使某些疾病的發(fā)生和機體的衰老。雖然自由基會對機體產生諸多危害，但是在一般的條件下人體細胞內也存在著清除自由基、抑制自由基反應的體系，它們有的屬于抗氧化酶類，有的屬于抗氧化劑。像SOD就是一種主要的抗氧化酶，能清除超氧化物自由基，在防御氧的毒性、抑制老年疾病以及預防衰老等方面起著重要作用。SOD能專一地清除體內有害的自由基，以解除自由基氧化體內的某些組成成分而造成的機體

5、損害。如氧中毒、急性炎癥、水腫、自身免疫性疾病、輻射病等疾病都與活性氧的毒性有關。實驗證明，SOD能夠清除自由基，因此可消除上述疾病的病因。此解毒反應過程是兩步：第一步是，作為有害物質的超氧陰離子在SOD的作用下和氫離子反應，生成另一種物質過氧化氫；第二步是，過氧化氫又在過氧化氫酶的作用下和氫離子反應，最終生成了一種對人體無害的物質水。SOD的應用領域很廣，主要分為兩大類，一是藥物類，主要集中在炎癥病患者，尤其治療類風濕關節(jié)炎、慢性多發(fā)性關節(jié)炎、心肌梗塞、心血管病、腫瘤患者以及放射性治療炎癥病患者；二是生化制藥，作為一種生化酶制劑，廣泛應用于臨床和科研上，可抗衰老，抗腫瘤、調節(jié)人體內分泌系統(tǒng)。

6、并且SOD屬于人體內自身就含有的一種抗氧化酶，（如蛋白酶、唾液淀粉酶等都屬于酶類），而抗氧化劑是一種單線補充。酶參與人體化學反應，所有的新陳代謝都有酶類參與，所以它的起效和吸收是建立在人體化學反應上的，而抗氧化劑真正生物利用率低，需要在體內進行轉化后才能被人體吸收利用，所以相同劑量的酶和抗氧化劑，酶的效果高于抗氧化劑的1000倍以上。故而其有著很好的應用價值，其中在人體化學上的應用有：抑制心腦血管疾病(機體的衰老與體內氧自由基的產生與積累密切相關，SOD 可清除人體內過多的有害的氧自由，是對健康的有益的功效成分。具有調節(jié)血脂的保健作用，可預防動脈粥樣硬化，預防高血脂引起的心腦血管疾病

7、。降低脂質過氧化物的含量)、抗衰老(年齡的增長和某些體外因素會造成機體和皮膚組織自由基產生超過機體正常清除自由基的的能力，從而使皮膚組織造成傷害，導致衰老。由于SOD能夠清除自由基，因而可以延緩衰老。人之所以會衰老，老化跡象一點一滴出觀，如色素沉淀、體力衰退、是因為體內產生氧化作用，所謂“氧化作用”就類似于生銹，抗氧化劑的補充有助于降低氧化的速度，減慢衰老的腳步)、防治自身免疫性疾病(SOD對各類自身免疫性疾病都有一定的療效。如紅斑狼瘡、硬皮病、皮肌炎等。對于類風濕關節(jié)炎患者應在急性期病變未形成前使用，療效較好)、輻射病及輻射防護(該品可用來治療因放療引起的膀胱炎、皮肌炎、紅斑狼瘡及白細胞減少

8、等疾病，對有可能受到電離輻射的人員，也可注射SOD作為預防措施)、預防慢性病、抗疲勞(過多的自由基在體內殘存，就猶如毒素蓄積在體內一樣，會讓人容易疲勞、厭倦、注意力不集中、常常昏昏沉沉、打哈欠。SOD對上班族熬夜加班、學生應付考試所產生的疲勞，在提振精神及集中注意力方面成效顯著，有助于工作績效的提升，及考試成績的進步)、消除副作用。二.過氧化物酶(POD):過氧化物酶廣泛存在于植物體中，是活性較高的一種酶。它與呼吸作用、光合作用及生長素的氧化等都有關系。在植物生長過程中它的活性不斷發(fā)生變化。一般老化組織中活性較高，幼嫩組織中活性較弱。這是因為過氧化物酶能使組織中所含的某些碳水化合物轉化為木質素

9、，增加木質化程度，而且發(fā)現(xiàn)早衰減產的水稻根系中過氧化物酶的活性增加，所以過氧化物酶可作為組織老化的一種生理指標。三過氧化氫酶(CAT)：過氧化氫酶，是催化過氧化氫分解成氧和水的酶，存在于細胞的過氧化物體內。過氧化氫酶是過氧化物酶體的標志酶, 約占過氧化物酶體酶總量的40%。過氧化氫酶存在于所有已知的動物的各個組織中，特別在肝臟中以高濃度存在。過氧化氫酶在食品工業(yè)中被用于除去用于制造奶酪的牛奶中的過氧化氫。過氧化氫酶也被用于食品包裝，防止食物被氧化。過氧化氫酶存在于紅細胞及某些組織內的過氧化體中，它的主要作用就是催化H2O2分解為H2O與O2，使得H2O2不至于與O2在鐵螯合物作用下反應生成非常

10、有害的-OH；它還具有的作用是使過氧化氫還原成水： 2H2O2= O2+2H2O。過氧化氫酶（CAT）是一種酶類清除劑，又稱為觸酶，是以鐵卟啉為輔基的結合酶。它可促使H2O2分解為分子氧和水，清除體內的過氧化氫，從而使細胞免于遭受H2O2的毒害，是生物防御體系的關鍵酶之一。CAT作用于過氧化氫的機理實質上是H2O2的歧化，必須有兩個H2O2先后與CAT相遇且碰撞在活性中心上，才能發(fā)生反應。H2O2濃度越高，分解速度越快。不僅如此，它還是一種穩(wěn)定的過氧化氫分解酶，能將過氧化氫分解成水和氧氣，而對纖維和染料沒有影響，因而漂白后染色前，通過H2O2分解酶去除漂白織物上和染缸中殘留的過氧化氫，以避免纖

11、維的進一步氧化和染色時染料的氧化。同時能縮短加工時間，減少水洗用水，降低廢水量。尤其對紗線、筒子紗和針織物更為適用。同樣，過氧化氫分解酶隨pH 值和溫度的改變，其活力隨之變化，在pH7 左右和3040 活性最大。過氧化氫濃度增大，會加快分解反應速度，但必須注意當濃度大于一定量時，酶的作用將減弱，這樣過多的殘留H2O2 對纖維和染料是不利的。所以不能因為有了H2O2分解酶，就能任意地加大H2O2的用量。使用時，通常要注意H2O2分解酶對常用表面活性劑和H2O2穩(wěn)定劑的相容性，實際生產應用pH為68，溫度2055 ，酶用量510KCLU/ 升，時間1020min，對提高活性染料色澤鮮艷度很有利。幾

12、乎所有的生物機體都存在過氧化氫酶。其普遍存在于能呼吸的生物體內，主要存在于植物的葉綠體、線粒體、內質網(wǎng)、動物的肝和紅細胞中，其酶促活性為機體提供了抗氧化防御機理。CAT是紅血素酶，不同的來源有不同的結構。在不同的組織中其活性水平高低不同。過氧化氫在肝臟中分解速度比在腦或心臟等器官快，就是因為肝中的CAT含量水平高。四多酚氧化酶(PPO):多酚氧化酶（PPO）是自然界中分布極廣的一種金屬蛋白酶，普遍存在于植物、真菌、昆蟲的質體中，甚至在土壤中腐爛的植物殘渣上都可以檢測到多酚氧化酶的活性。其又稱兒茶酚氧化酶，酪氨酸酶，苯酚酶，甲酚酶，鄰苯二酚氧化還原酶，是六大類酶中的第一大類氧化還原酶。它的共同特

13、征是能夠通過分子氧化酚或多酚形成對應的醌。在廣義上，多酚氧化酶可分為三大類：單酚單氧化酶（酪氨酸酶tyrosinase,EC.1.14.18.1）、雙酚氧化酶（兒茶酚氧化酶catechol oxidse,EC.1.10.3.2）和漆酶（laccase,EC.1.10.3.1）。在這三大類多酚氧化酶中，兒茶酚酶主要分布在植物中，微生物中的多酚氧化酶主要包括漆酶和酪氨酸酶?，F(xiàn)在大部分文獻所說的多酚氧化酶一般是兒茶酚氧化酶和漆酶的統(tǒng)稱。高等植物組織發(fā)生褐變主要是PPO活動的結果。PPO催化單酚羥基化為鄰二酚，二羥酚氧化為鄰醌。醌聚合并與細胞內蛋白質的氨基酸反應，結果發(fā)生黑色或褐色色素沉淀，最終導致水

14、果、蔬菜等經(jīng)濟作物營養(yǎng)丟失和經(jīng)濟損失。PPO作為一種氧化還原酶還在光合作用中發(fā)揮作用。如調節(jié)葉綠體中有害的光氧化反應速度，參與其中電子傳遞；PPO還可促進傷口的愈合。也可增加植物對病原體的抗性。如煙草對炭疽病、黃瓜對黑星病、蘋果對輪紋病、棉苗對枯萎病菌、水稻對自葉枯病菌和細菌性條斑病以及番茄對小昆蟲的抗性等。PPO與水果和作物的褐變有關，為了防止水果褐變保持水果的新鮮性，生產上運用多種方法來降低水果中的PPO含量，例如涂以抗壞血酸、檸檬酸為主劑的復合護色劑等。在植物（如蘋果、荔枝、菠菜、馬鈴薯、豆類、茶葉、桑葉、煙草等）組織中，PPO是與內囊體膜結合在一起的，天然狀態(tài)無活性，但將組織勻漿或損傷

15、后PPO被活化，從而表現(xiàn)出活性。在果蔬細胞組織中，PPO存在的位置因原料的種類、品種及成熟度的不同而有差異，綠葉中PPO活性大部分存在于葉綠體內7；馬鈴薯塊莖中幾乎所有的亞細胞部分都含有PPO，含量大約與蛋白質部分相同8；在茶葉中的PPO分為游離態(tài)和束縛態(tài)，前者主要存在于細胞液中屬可溶態(tài)PPO，而后者則主要存在于葉綠體、線粒體等細胞器中，與這些細胞器的膜系統(tǒng)或其他特異部位結合呈不溶態(tài)9，ThanarajS.N.（1990）研究了茶樹新梢中PPO活性及多酚含量對紅茶品質的影響，發(fā)現(xiàn)PPO活性強，多酚含量高，對紅茶品質有利，相反則利于綠茶的生產；新鮮的蘋果中，多酚氧化酶幾乎全部存在于葉綠體和線粒體

16、中。從這兩部分分別制備的PPO，其底物專一性稍有差異。劉乾剛認為，PPO在細胞內除了存在于葉綠體及線粒體上外，細胞壁也可能存在PPO，且對發(fā)酵產生影響，細胞只要輕微破損便有PPO的作用。多酚氧化酶是一種質體酶，有些研究人員認為多酚氧化酶可能僅存在于質體中，缺乏質體的組織就不存在多酚氧化酶，例如篩管和篩胞等，但是有質體的組織也可能沒有多酚氧化酶，如C4植物葉。含有質體的植物組織不一定都存在多酚氧化酶，而多酚氧化酶一定在含有質體的植物組織中。五苯丙氨酸解氨酶(PAL):苯丙氨酸解氨酶(PAL)廣泛存在于各種植物和少數(shù)微生物中,是植物體內次生代謝的關鍵酶和限速酶,在微生物中可催化L-苯丙氨酸脫氨生成

17、肉桂酸和氨。純化后的PAL可以用于治療某些腫瘤,監(jiān)控苯丙酮尿患者血漿中的苯丙氨酸含量,治療苯丙酮尿患者,但其主要用途是催化反式肉桂酸轉化合成L-苯丙氨酸。L-苯丙氨酸是合成阿斯巴甜的主要原料,隨著阿斯巴甜的全球熱銷和反式肉桂酸生產成本的降低,利用PAL轉化反式肉桂酸合成L-苯丙氨酸的方法成為當前生物化工領域研究的熱點。PAL存在于所有綠色植物中,已從水稻、小麥、玉米等多種植物中得到分離純化。真菌和藻類細胞中也存在PAL,近期一些研究人員在研究一種原核生物Streptomycesmaritimus時發(fā)現(xiàn)其含有PAL。植物體內的PAL主要分布在表皮下的細胞和微管組織細胞中,組織印跡顯示PAL的mR

18、NA常出現(xiàn)在表皮和微管附近的組織細胞中。在亞細胞水平上,PAL主要分布在細胞質和線粒體、葉綠體與乙醛酸體等細胞器中。Nakushima等通過電鏡技術對細胞亞顯微結構進行研究顯示PAL分散在細胞的基質,存在于高爾基體囊泡和次生壁加厚層中。PAL是一種寡聚酶,分子量一般在220330kDa,是一種酸性蛋白。酶蛋白是由四個亞基組成,多數(shù)PAL有均一的亞基,分子量在5588kDa。PAL亞基間的結合是非常牢固的,要把其亞基分開需要高濃度的尿素、氯化胍或SDS-巰基乙醇。PAL的亞基被破壞后,進行復性是非常困難的。不同生物體內的PAL最適pH不同,一般介于8.09.5之間。除紅酵母的PAL在底物為NH4+時的酶促反應符合經(jīng)典的米氏方程外,大多數(shù)生物的PAL動力學曲線不遵循米氏方程。各種來源的PAL的米氏常數(shù)(Km)不同,為10-410-2mmol/L之間。PAL具有別構酶的特點,是一種典型的胞內誘導酶。研究表明,在培養(yǎng)細胞中加入誘導物時,PAL基因的轉錄活性增高。L-苯丙氨酸和L-酪氨酸或某些結構類似物可誘導其從頭合成。對植物PAL的特性及其作用研究報道較多,自1961年,Koukol等首