生物氧化還原反應(yīng)中的金屬蛋白和金屬酶

生物氧化還原反應(yīng)中的金屬蛋白和金屬酶第一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

除了厭氧生物以外，一切生物都需要氧，因此，氧化還原反應(yīng)是生物體內(nèi)的重要反應(yīng)。但氧化還原反應(yīng)并不僅僅局限于生物體的呼吸作用。光合作用，固氮作用以及生物體內(nèi)的許多代謝過程都涉及到氧化還原反應(yīng)。本章介紹生物氧化還原反應(yīng)過程中的部分金屬蛋白與金屬酶。第二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第一節(jié)生物體的氧化還原反應(yīng)一、分子氧及其活化根據(jù)分子軌道法，氧分子軌道由兩個氧原子軌道組成：O2[KK（σ2S）2（σ2S*）2（σ2Px）2（∏2Py）2（∏2Pz）2（∏2Py*）1（∏2Pz*）1]第三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日若在反鍵軌道上加入一個電子，則可以成為超氧離子O2-；若在反鍵軌道上加入兩個電子，則可以成為過氧離子O22-；若氧分子失去一個電子，則可以成為雙氧陽離子O2+。第四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日O2-和O22-的鍵能比O2低，表明他們的O-O鍵能削弱了，故可把O2-和O22-看為雙氧的兩種活化態(tài)。第五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

大氣中的氧活性較差，鐵在空氣中緩慢氧化，木材，碳不會自燃。但一旦燃燒，卻非常迅速發(fā)生氧化反應(yīng)，表明氧是一個強氧化劑，只是需在一定溫度下進行。從分子氧的電極電勢看，O2為強氧化劑（EO2/H2O=1.23V）。在熱力學(xué)上，有利于與有機物反應(yīng)生成CO2和H2O，但是實際上它同大多數(shù)底物在室溫的氣相或均相溶液的反應(yīng)進行得很慢，這是由于動力學(xué)上的原因。第六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

四步單電子還原的后四步雖然容易接受一個電子與有機底物反應(yīng)，但其第一步在熱力學(xué)上是非常困難的（-0.32V），這一反應(yīng)的自由能ΔG>0。通常雙氧的還原是按（2）雙電子或（1）單電子步驟進行，因此造成O2反應(yīng)惰性。按（3）的方式四電子一步還原很少遇到。雙電子反應(yīng)的電位不高（0.68V）。第八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

第二個理由是由于自旋守恒（SpinConservation）的問題。

自旋守恒原理認為產(chǎn)物自旋守恒的基元反應(yīng)（ELEMENTARYREACTION）較易進行，是自旋允許（SPINALLOWED）反應(yīng)；而產(chǎn)物自旋不守恒的基元反應(yīng)，要有附加的電子成對能，活化能較大，是自旋禁阻的（SPINFORBIDDEN）反應(yīng)。第九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日而多數(shù)可氧化的有機底物沒有未成對電子，是單線態(tài)（SingletState）分子。三重線態(tài)+單線態(tài)單線態(tài)+單線態(tài)基態(tài)氧分子由于存在兩個自旋平行的單電子，是三重線態(tài)（Tripletstate)的。氧分子氧化有機底物分子的反應(yīng)可表示為：第十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

因此，三重線態(tài)的氧分子與單線態(tài)的有機底物分子的反應(yīng)常常是自旋禁阻的。如果要使自旋守恒，就需要將反鍵軌道上的兩個單電子從新組合。如圖所示，可產(chǎn)生兩種最低激發(fā)態(tài)，完成這種重排需要非常高的能量。第十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日為了提高分子氧的活性，就必須設(shè)法產(chǎn)生單線態(tài)氧，或者利用過渡金屬催化劑的配位作用改變O2的電子分布。對于反應(yīng)條件溫和的生物體系，后一種方法顯然比較合適。第十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日在生命體內(nèi)，氧具有高度活性。生物體中，O2分子和被氧化物可和金屬離子反應(yīng)形成三元配合物O2-M-E，其中氧分子與過渡金屬M形成一個σ鍵，還可能形成d∏*的反饋∏鍵。底物E若有對稱合適的軌道，也可和金屬的d軌道成鍵，從而在整個底物－金屬－分子氧三元配合物重形成一個擴展的分子軌道，使電子能順利地從底物轉(zhuǎn)移到氧分子，實現(xiàn)氧化還原反應(yīng)。第十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日分子氧與過渡金屬可以以側(cè)基配位，端基配位和端基角向配位。以側(cè)基配位時，分子氧的∏*軌道簡并通過配體場的作用而消除，這將有利于消除自旋守恒對反應(yīng)的限制，使電子容易成對地轉(zhuǎn)移到分子氧的反鍵軌道。如果中心金屬能程度不同地把電子轉(zhuǎn)移給O2，則配位雙氧可變?yōu)槌跣突蜻^氧型配體，O2就被不同程度地活化了。第十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日這種活化方式不消耗外部能量，但配體反應(yīng)能力卻大大加強。當(dāng)然不是任何過渡金屬都可以使分子氧活化。事實上只有少數(shù)過渡金屬配合物可以完全與分子氧鍵合，這取決于金屬和配體的性質(zhì)。第十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日二、生物氧化還原作用的類型生物體的氧化還原作用主要有三大類型:

(1)以氧作為末端電子受體的電子傳遞過程：第十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日SH2和S為底物的還原態(tài)和氧化態(tài)，Cired和Ciox代表一系列傳遞電子物質(zhì)的還原態(tài)和氧化態(tài)，這類反應(yīng)的特點是在末端以前的氧化還原反應(yīng)是一系列電子傳遞鏈，末端由O2接受電子生成水。

相當(dāng)于反應(yīng):2SH2+O22S+2H2O

第十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日(2)兩類脫氧反應(yīng):

SH2+1/2O2S+H2O

SH2+O2S+H2O2

第十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日實際上這兩個反應(yīng)要經(jīng)過一個或多個中間氫載體，并以氧作為末端氫受體的體系來進行，實際上也是一條電子傳遞鏈。AiH2和Ai(I=1,2,3,….,n)分別表示氫載體的還原態(tài)和氧化態(tài)。第二十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日(3)底物與氧分子的氧原子結(jié)合這類氧化還原反應(yīng)往往要相應(yīng)的加氧酶參與。總之，脫氫過程中脫去一個氫原子（即一個質(zhì)子和一個電子），加氧反應(yīng)常伴有氧分子接受質(zhì)子和電子而被還原為水。生物氧化的主要方式是脫氫作用，在依靠氧氣生存的生物體內(nèi)，從代謝物脫下的氫通過呼吸鏈的逐步傳遞最后被分子氧接受并生成水。第二十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日三、氧化還原酶的分類及其催化的反應(yīng)

氧化還原酶是六大酶之一，它們大部分與金屬離子有關(guān)。這類酶在生物體內(nèi)的氧化還原產(chǎn)生能量、解毒及某些生理活性物質(zhì)形成過程中起重要作用，氧化還原酶習(xí)慣上分為四類。

第二十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日1.脫氫酶[輔酶：NAD、NADP，這些酶受氫或提供氫]

脫氫酶S+AH2

A為受氫體，SH2和S為底物還原型和氧化型。大部分脫氫酶需要輔酶，即為結(jié)合酶。脫氫酶的輔酶主要為NAD（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）或NADP（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸），少數(shù)為FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）或黃素單核苷酸（FMN）。SH2+A

第二十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日這些輔酶起供氫或受氫作用，例如含鋅的L-蘋果酸脫氫酶可催化蘋果酸脫氫反應(yīng)：蘋果酸脫氫酶L-蘋果酸

草酰乙酸很多脫氫酶均含金屬離子（金屬酶），如谷氨酸脫氫酶，乳酸脫氫酶均為鋅酶，黃嘌呤脫氫酶為鉬—鐵酶。第二十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2.氧化酶當(dāng)脫氫酶的氫受體是分子氧時，稱為氧化酶，氧化酶催化兩類反應(yīng)。

SH2+O2S+H2O2這類酶的催化產(chǎn)物為H2O2，另一類酶催化產(chǎn)物為H2O。SH2+1/2O2

S

+H2O第二十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.過氧化物酶過氧化物酶催化以H2O2為氧化劑的氧化還原反應(yīng)。SH2+H2O2S+2H2O過氧化氫酶催化H2O2的歧化反應(yīng)。2H2O2O2+2H2O過氧化物酶

過氧化氫酶

第二十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日4.加氧酶加氧酶催化氧分子的氧原子直接加合到有機物分子中，分為雙加氧酶和單加氧酶。雙加氧酶:SH2+O2SO2H2雙加氧酶

順，順—己二烯二酸

第二十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日單加氧酶，又稱羥化酶。R3C—H+O2+AH2

R3C—OH+A+H2O

肝微粒體單加氧酶

NADPH為還原態(tài)的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。肝微粒體單加氧酶為一與細胞色素p450有關(guān)的單加氧酶，p450（存在于肝臟濃度最高）為血紅素輔基酶蛋白。第二十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日四、呼吸鏈與電子傳遞體

1.呼吸鏈生物體的各種運動均需要能量，這種能量來源于糖、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物在體內(nèi)的氧化。這些有機物在活細胞內(nèi)氧化分解，產(chǎn)生CO2和H2O并放出能量的作用稱為生物氧化。第二十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日有機物在生物體內(nèi)的生物氧化與在體外化學(xué)氧化的產(chǎn)物和能量變化相同，即產(chǎn)物均為CO2和H2O，并釋放出相等的能量。不同的是，生物氧化是在活細胞內(nèi)由酶催化，經(jīng)一系列的化學(xué)反應(yīng)（分步反應(yīng)）逐步氧化，分次放出能量。這些能量主要以三磷酸腺苷（ATP）等高能化合物的形式儲存起來，供需要時使用，故ATP是生物體的能量“儲存庫”和“轉(zhuǎn)運站”。第三十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日在生物氧化過程中，糖、脂、氨基酸等代謝物首先經(jīng)過以NAD（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）等為輔酶的脫氫酶催化脫氫，脫出的氫經(jīng)一個或多個遞氫體沿一定方向傳遞。當(dāng)氫和電子被傳到細胞色素b時，H+留在溶液中，電子則繼續(xù)通過細胞色素體系和細胞色素氧化酶傳遞到氧分子，使分子氧激活產(chǎn)生O22-，再與H+結(jié)合生成H2O。第三十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日在氧與電子傳遞過程中，有三處放出能量，這些能量通過氧化磷酸化作用產(chǎn)生ATP，這個體系稱為電子傳遞體系或呼吸鏈。第三十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第三十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日SH2S+NADHH+O22-

NAD脫氫酶

細胞色素b

e

氧化酶

4H++O22-=2H2O+Q產(chǎn)生的能用于ATP的形成（儲能）ADPATP第三十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

2.電子傳遞體(多種)

在呼吸鏈中，有一類稱為電子傳遞體的物質(zhì)，它們通過自身的氧化還原作用傳遞氫和電子，把呼吸鏈起始的脫氫酶和末端的氧化酶連接起來。主要包括黃素蛋白、細胞色素、鐵硫蛋白和某些脂溶性維生素。第三十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

黃素蛋白含黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）或黃素單核苷酸（FMN）輔基。一類黃素蛋白是脫氫酶，如含鐵的NADH脫氫酶和琥珀酸脫氫酶(succinatedehydrogenase)；另一類是氧化酶，如黃嘌呤氧化酶；黃素蛋白還作為電子傳遞體，如NADH脫氫酶在呼吸鏈中傳遞氫和電子。

第三十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日細胞色素是含鐵卟啉輔基的蛋白，其主要功能是傳遞電子。在某些情況下，還具有氧化酶或加氧酶的功能。細胞色素的種類很多，從高等植物中至少可以分離出5種，即細胞色素b、c1、c、a和a3。鐵硫蛋白包含一個或多個Fe—S簇，主要功能是傳遞電子。脂溶性維生素中，最主要的電子傳遞體是輔酶Q，它通過結(jié)構(gòu)的可逆改變傳遞電子。

第三十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日五、生物體內(nèi)的氧化還原電位在研究生物體系的氧化還原作用時，氧化還原電位仍然是它重要的定量參數(shù)，它不僅可以衡量反應(yīng)的可能性，也可以確定能量的轉(zhuǎn)換關(guān)系。第三十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日因為酶在pH=0的強酸性條件下沒有活性，在生物化學(xué)中習(xí)慣上不是以pH=0（即[H+]=1mol/L）而是以pH=7.0作為氧化還原電對的標(biāo)準氧化還原電位。E0'=E0－0.059pH(25℃)E0'=E0－0.061pH(37℃)這種標(biāo)準稱為次標(biāo)準氧化還原電對，記號為E0'，它與普通的標(biāo)準氧化還原電位關(guān)系為：第三十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第四十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日在各種氧化還原體系中，它們僅與其電位表中最相鄰近的物質(zhì)起氧化還原反應(yīng)。在呼吸鏈上的各個成員也嚴格地按氧化還原能力的大小順序進行反應(yīng)。E0'較大的氧化型并不越級去氧化離它較遠的E0'較小的還原型。在呼吸鏈中，電子依次在一連串從低電位到高電位的氫或電子載體間傳遞，最后把電子傳遞給分子氧而形成最終產(chǎn)物——水。每前進一步就放出一些能量，這些能量使ADP轉(zhuǎn)變ATP。

第四十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第二節(jié)血紅素蛋白

（細胞色素c—血紅素c類；

細胞色素p450—血紅素b類）鐵蛋白可分為血紅素蛋白和非血紅素蛋白。第四章介紹了作為輸送、貯存氧的血紅蛋白和肌紅蛋白（結(jié)合蛋白），血紅蛋白和肌紅蛋白都含有血紅素輔基（鐵（Ⅱ）卟啉。本節(jié)介紹在生物氧化還原過程中作為酶或電子傳遞體的一些血紅素蛋白。第四十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日血紅素B（鐵（Ⅱ）卟啉）第四十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日一.細胞色素

細胞色素廣泛存在于動植物組織中，動物中主要存在于心臟及其它活躍的運動肌中，如鳥類和昆蟲的飛翔肌中較高。目前從已知的細胞色素有50余種，不同的細胞色素具有不同的性能。細胞色素是一類血紅素蛋白，其基本功能是通過分子中的血紅素鐵的價態(tài)的可逆變化在生物體內(nèi)起電子及氫的傳遞作用。第四十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日1930年左右，Keilin弄清了細胞色素有a、b和c三大類。他根據(jù)其還原型光譜的最大吸收峰的位置來分類，還原態(tài)有三個吸收譜帶，即α、β、γ譜帶。細胞色素a的吸收波長最長，其α譜帶的吸收峰大于570mm；細胞色素b為555~560nm；而細胞色素c的吸收波長最短，其a帶吸收峰在548~560nm。波長的變化與這三大類的卟啉環(huán)側(cè)鏈上取代基的親電性質(zhì)有關(guān)。第四十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日1.細胞色素c細胞色素c分子較小，易于結(jié)晶，其組成和結(jié)構(gòu)已研究清楚。細胞色素c：血紅素C+相應(yīng)蛋白構(gòu)成。血紅素c以共價鍵與蛋白鏈中的Cys相聯(lián)(α譜帶的最大吸收在548~560nm)第四十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日人們研究了從小麥到人類共50多種不同生物來源的細胞色素c的一級結(jié)構(gòu)（氨基酸數(shù)目及排列順序），發(fā)現(xiàn)不同生物，肽鏈的組成是不同的，且生物親緣越遠差別越大。如人與猩猩的細胞色素c分子各有104個氨基酸殘基，這些氨基酸殘基的種類及排列順序大體相同，但人與馬相比，氨基酸殘基的種類就有12處不同。第四十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日共同點：盡管不同生物的細胞色素各不相同，但各個生物的100多個氨基酸殘基（肽鏈~蛋白鏈）中，有35個氨基酸殘基是各種生物共有的；另外，每條肽鏈含鐵卟啉，鐵卟啉周圍的配體及其傳遞電子的功能也是相同的。

第四十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日以馬心細胞色素c為例說明細胞色素c的空間結(jié)構(gòu)，馬心的細胞色素c相對分子量是13500，有一條104個氨基酸殘基肽鏈包圍著血紅素C輔基（鐵卟啉）第四十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第五十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日１～４７號殘基居于血紅素的一邊，４８～９１殘基居于血紅素的另一邊，９２～１０４號殘基折回，形成罩著血紅素頂端的一條帶子。第五十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第五十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第五十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日血紅素與蛋白質(zhì)通過硫醚鍵共價結(jié)合，肽鏈中的半胱氨酸（Cys-14)和(Cys-17)的巰基硫分別與血紅素的兩個乙烯基相連。軸向第五配體為組氨酸(His-18)的咪唑氮，軸向第六配體為蛋氨酸(Met-80)的甲基硫。酪氨酸(Tyr-48和59)通過氫鍵與血紅素的丙酸基相連。第五十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2.細胞色素c氧化酶細胞色素a和細胞色素a3，很難分離，它們的復(fù)合體在呼吸鏈中作為末端酶緊接在細胞色素c后面，因此細胞色素a和a3合稱為細胞色素c氧化酶。

它氧化細胞色素c并使O2還原為H2O。第五十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日細胞色素a和a3的輔基是血紅素A。第五十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日血紅素A與血紅素B（亞鐵原卟啉IX）的主要區(qū)別是第2和第8位的取代基不同。細胞色素a具有一個配位完全的血紅素A，它的軸向配位位置由兩個組氨酸咪唑占據(jù)。細胞色素a的鐵，F(xiàn)e(II)和Fe(III)都是低自旋。細胞色素a3的血紅素A的一個軸向配體是組氨酸咪唑，另一個軸向位置是空的，所以能和O2結(jié)合，促使底物氧化。細胞色素a3的鐵，在Fe(II)價態(tài)時是高自旋，在Fe(Ⅲ)價態(tài)時是高自旋和低自旋的熱平衡混合物。

第五十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日細胞色素c氧化酶不同于細胞色素c與細胞色素b，細胞色素c氧化酶中的細胞色素a3的鐵是配位不飽和的，它還空著一個配位位置，所以能與CN?等結(jié)合而引起中毒。CN?配位后的細胞色素a3便不能再被還原，使呼吸鏈中斷，導(dǎo)致機體死亡。氰化物中毒的急救方法之一是使中毒者吸人亞硝酸異戊酯，其目的在于把體內(nèi)部分血紅蛋白迅速氧化為高鐵血紅蛋白，而后者再與CN?形成對人畜無害的穩(wěn)定的氰合高鐵血紅蛋白。

第五十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.細胞色素bb族細胞色素所含的輔基為鐵原卟啉IX（血紅素B

)，它們的氧化還原電位較低，E'0≈0。其天然狀態(tài)的血紅素鐵是低自旋的。軸向配體是兩個氨基酸殘基，因此b族細胞色素難以自動氧化。

第五十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日二．細胞色素p450（簡稱p450

)屬一類b族細胞色素，用p450表示，以別于其它b族細胞色素（血紅蛋白、肌紅蛋白）藥物、農(nóng)藥、工業(yè)污染物等通過呼吸，口及皮膚進入人和動物體內(nèi)，動物體通過消化道排除大部分污染物，通過尿液排出大部分水溶性污染及毒素。但脂溶性物都很難由以上兩途徑排出，人體肝臟彌補了這一缺陷，肝臟有很強的解毒功能，它主要通過肝臟中的p450混合功能氧化酶系統(tǒng)發(fā)揮作用。第六十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日P450是一種特殊的血紅素蛋白，它的還原型（Fe（∏））與CO結(jié)合在450nm處有最大吸收峰，因而命名為細胞色素p450。實質(zhì)上，細胞色素p450（特殊血紅蛋白、催化近300種脂溶性化合物進行氧化還原反應(yīng)）是一類具有不同分子量、不同生化和免疫特征及不同催化能力的血紅蛋白的總稱。第六十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日1.P450的功能P450廣泛存在于動物、植物及微生物體內(nèi)，以致被稱為自然界中無處不在的酶，它參與許多代謝過程，人體肝、腎、腦及皮膚中濃度最高，目前所知，p450在動物體中（哺乳動物）可以催化近300種各種脂溶性化合物進行氧化還原反應(yīng)，如羥化、環(huán)氧化等。各種脂溶性化合物經(jīng)p450催化氧化還原后，變?yōu)樗苄曰衔?，?jīng)腎臟、尿液排出體外——解毒作用，這是有利的一方面；但另一方面，有些化合物經(jīng)p450催化氧化還原反應(yīng)后，毒性反而更高，如黃曲霉素、亞硝胺等，毒性不大，但催化氧化還原后，毒性大大的增加。第六十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2.兩類含p450的單加氧酶體系由傳遞電子鏈不同將p450分二類。A、細菌和線粒體體系2H++O2+S+2eH2O+SO

NAD（P）H+H+

NAD（P）++2H++2e第六十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）產(chǎn)生的2電子經(jīng)黃素蛋白還原酶FAD、還原酶蛋白中的鐵硫中心Fe2S2，把電子傳到p450血紅素活性中心，最后通過p450使底物實現(xiàn)羥化。第六十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日B、微粒體單加酶體系2H++O2+S+2eH2O+SO單加氧

NAD（P）H+H+

NAD（P）++2H++2e

第六十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）產(chǎn)生的2個電子經(jīng)更復(fù)雜的黃素蛋白還原酶（黃素腺嘌呤二核苷酸FAD、黃素單核苷酸FMN），把電子轉(zhuǎn)移到p450血紅素中，最后通過p450使底物實現(xiàn)羥化。第六十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.P450的結(jié)構(gòu)

對P450的結(jié)構(gòu)曾做過許多研究。研究得最多的是來自假單包菌的莰酮-5-外羥化酶的P450?，F(xiàn)將P450cam、P450LM2(來自兔肝微粒體)和P450b(來自鼠肝)的某些結(jié)構(gòu)特征列于下表中。第六十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日三種P450的某些結(jié)構(gòu)特征P450類型相對分子質(zhì)量氨基酸殘基數(shù)軸向配體半胱

氨酸在肽鏈上的位置P450cam46

200412357P450LM253

100466436P450b55

900491438第六十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日大多數(shù)p450相對分子質(zhì)量為50000，含氨基酸殘基400多，每一條蛋白鏈都與一個血紅素（卟啉鐵）相連，平面四個氮原子與Fe（Ⅱ）配位，第5配位原子是蛋白質(zhì)鏈上半胱氨酸殘基的硫，不同的p450，第5配位的蛋白鏈的半胱氨酸硫的位置不同，第6配體現(xiàn)仍未確定。第六十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日4.雙氧活化和底物羥化作用有機物與氧反應(yīng)，需高溫，在生物體內(nèi)，由于有p450酶的催化，可使氧分子活化，現(xiàn)人們普遍認為在生物體內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng)：總反應(yīng)：P450NADPHNADPR-H+O2+H+ROH+H2O第七十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日(1).高自旋的p450（Fe（Ⅲ））與底物RH結(jié)合形成低自旋的（RH）Fe（Ⅲ）。在靜止?fàn)顟B(tài)，高自旋與低自旋p450處于平衡態(tài):HighFe（Ⅲ）t2g3eg2t2g5eg0low

低自旋p450的第6配位可能是含—OH基團（如氨基酸中的OH），而高自旋態(tài)的p450中只有第5配位為半胱氨酸的硫，第6配位空著，這時的鐵高出卟啉環(huán)平面。當(dāng)?shù)孜锝Y(jié)合到蛋白鏈的疏水部位時，使平衡移向高自旋狀態(tài)，這就有利于下一步催化循環(huán)，使鐵還原，因為高自旋P450的氧化還原電位比低自旋P450高0.1V。

第七十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日(2).NAD（P）H－P450還原酶使NAD（P）H的電子轉(zhuǎn)移至p450血紅素鐵卟啉，使Fe3+還原為Fe2+。(3).分子氧結(jié)合到p450上，形成三元配合物（RH）Fe（Ⅱ）·O2(Fe2+為中心，卟啉N（4個），半胱氨酸的S及分子氧)。(4).第二個電子離開NAD（P）H還原酶，形成不穩(wěn)定的過氧化物（RH）Fe（Ⅲ）·O22-。(5).過氧化物與H+結(jié)合，形成H2O和配合物(RH)

Fe(Ⅴ)=O。(6).ROH脫出后，又形成了氧化型p450，使循環(huán)閉合。第七十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第七十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日Fe（Ⅲ）（P450）+RH

Fe（Ⅲ）（P450）(RH)

e

2H+

Fe（Ⅱ）（P450）(RH)

O2O2Fe（P450）(RH)

e

(O2Fe)（P450）(RH)

Fe（Ⅲ）（P450）+

ROH+H2O

第七十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日三．過氧化物酶和過氧化氫酶

1.過氧化物酶催化反應(yīng)SH2+H2O2S+2H2O過氧化物酶

第七十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日從組成看，均為結(jié)合酶，{全酶=酶蛋白+輔助因子，輔助因子有輔基（與蛋白結(jié)合牢）和輔酶（與蛋白結(jié)合不牢）}。多數(shù)過氧化物酶都含高鐵血紅素輔基，多數(shù)輔基是Fe(Ⅲ)原卟啉IX，酶蛋白多為糖蛋白，F(xiàn)e(Ⅲ)的軸向配體是組氨酸的咪唑氮，另一個軸向配體可能是小分子。第七十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日位于配位中心的Fe（Ⅲ）也有高自旋與低自旋之分，如從植物中分離純化的過氧化物酶（高鐵血紅素輔基）在低PH值時為高自旋，高PH值時為低自旋。Fe（Ⅲ）t2g5eg0Fe（Ⅲ）t2g3eg2

PH下降

PH升高~11

第七十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日細胞色素c過氧化物酶催化H2O2分解為H2O。

2（cyt.c）Fe（Ⅱ）+H2O2

2（cyt.c）Fe（Ⅲ）+2H2O

注：Ccp：細胞色素過氧化酶：為細胞色素a和a3復(fù)合體，輔基為血紅素a（比較血紅素b和血紅素c）。

Ccp

H+

第七十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日而氯過氧化物酶（ClP）催化Cl-氧化為ClO-

ClPCl-+H2O2

ClO-+H2O第七十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日對大多數(shù)組織來說，H2O2有害，H2O2可氧化含巰基的酶或蛋白質(zhì)，使之失去活力，將體內(nèi)不飽和脂肪酸氧化為過氧化物，會產(chǎn)生疾病，如發(fā)生溶血癥等，過氧化物酶催化H2O2轉(zhuǎn)化為H2O，從而消除了毒性。第八十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2.過氧化氫酶過氧化氫酶活性不及過氧化物酶，但它催化

H2O2H2O+O2是高效的，過氧化氫酶為結(jié)合蛋白，由高鐵血紅素輔基和相應(yīng)的蛋白組成，相對分子量24000，每個分子含4個亞基，每一個亞基含一個高自旋正鐵血紅素。鐵（Ⅲ）的軸向配體可能是氨基酸和H2O。蛋白+血紅素輔基，M=24000，4個亞基，含4個Fe（Ⅲ）卟啉第八十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第三節(jié)鐵蛋白（貯鐵）與鐵傳遞蛋白（運送鐵）為非血紅素鐵蛋白，不含血紅素輔基，但含鐵，在這一類蛋白質(zhì)中，鐵有多種存在形式，按生理功能的不同，將非血紅素鐵蛋白分成如下幾類：（四類）第八十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日一些非血紅素蛋白的生理功能非血紅素鐵蛋白生理功能來源鐵蛋白鐵傳遞蛋白卵清鐵傳遞蛋白乳鐵傳遞蛋白貯存、輸送鐵動物組織血清卵清乳紅氧還蛋白鐵氧還蛋白腎上腺皮質(zhì)鐵氧還蛋白傳遞電子細菌葉綠體、細菌腎上腺皮質(zhì)蚯蚓血紅蛋白載氧蚯蚓、星蟲順烏頭酸酶鄰苯二酚雙加氧酶氫酶催化動植物細菌細菌、藻類第八十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日一.鐵蛋白鐵蛋白(ferritin)是哺乳動物體內(nèi)貯存鐵的主要蛋白質(zhì)，主要存在與動物脾臟、肝臟和骨髓中，在植物葉綠體及某些細菌中也發(fā)現(xiàn)有鐵蛋白。第八十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日鐵蛋白以一個直徑約7nm的含F(xiàn)e(Ⅲ)離子的微團為核心。微團的組織成分大致是[(FeOOH)8(FeO·PO3H2)]。微團中的Fe(Ⅲ)與配位氧原子可能呈八面體構(gòu)型，也可能呈四面體構(gòu)型，或者兩者的混合物。磷酸根也許只結(jié)合在微團表面，因此磷酸根的存在與否并不影響微團的結(jié)構(gòu)。微團中的鐵離子含量一般為2

000個左右。

由24個相同亞單位組成的脫鐵鐵蛋白(apoferritin)把這個微團包圍著。

第八十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日鐵蛋自的主要生理功能是貯存鐵。體內(nèi)暫時不用的鐵，由鐵傳遞蛋白運輸給脫鐵鐵蛋白，然后經(jīng)過中介體焦磷酸鐵。生成上述的含鐵微團，最后與脫鐵鐵蛋白結(jié)合形成鐵蛋白而貯存起來。當(dāng)機體需要鐵時，在還原劑作用下使處于鐵蛋白核心的微團中的Fe(Ⅲ)還原為Fe(Ⅱ)以后釋放出來。第八十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日鐵貯存：Fe2+-eFe3+

nFe3++脫鐵鐵蛋白鐵蛋白

鐵釋放：鐵蛋白+ne脫鐵鐵蛋白+nFe2+

[O]

第八十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日二.鐵傳遞蛋白

存在：動物體和細胞中；功能：運送Fe（Ⅲ）；組成：金屬糖蛋白；1945年首次在人血清中發(fā)現(xiàn)。第八十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日存在：主要血清中。鐵傳遞蛋白為金屬糖蛋白，不同動物的鐵傳遞蛋白，其氨基酸組成和糖含量不同。相對分子量是67000~74000，人血清鐵傳遞蛋白是由一條含676個氨基酸殘基的肽鏈和兩條相同的糖支鏈組成，主要功能是運送鐵（Ⅲ）離子。第八十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日鐵傳遞蛋白的生理功能：主要是在體內(nèi)運送Fe3+離子，鐵傳遞蛋白存在兩個結(jié)構(gòu)域，（~600—700氨基酸殘基，M~7萬，2個相同糖支鏈），各有一個結(jié)合金屬的部位，分別稱為A位和B位，A位結(jié)合的鐵主要運送到骨髓和胎盤，B位結(jié)合的鐵主要運送到肝細胞、小腸粘摸和其它組織細胞。第九十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日食物和飲料中鐵主要以Fe3+形式存在，需要在胃腸道內(nèi)還原為Fe2+才能被十二指腸及空腸上段的粘膜細胞吸收。一部分從小腸進入血液的Fe2+，經(jīng)銅藍蛋白催化，轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+，在CO2存在下與脫鐵蛋白結(jié)合，然后隨血液運送到骨髓細胞中，用于血紅蛋白的合成，有些被送到各組織細胞中用于合成酶；其余被運送到肝、脾臟貯存起來。第九十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日Fe（Ⅲ）

Fe（Ⅱ）

血液

Fe（Ⅲ）

Fe（Ⅲ）+脫鐵蛋白

小腸、胃中

還原

十二指腸

等粘摸

[O]

CO2脫鐵蛋白

（鐵傳遞蛋白）

{

A部位B部位骨髓細胞（用于血紅蛋白合成），或各組織用于合成酶肝脾臟（貯存Fe（Ⅲ））

第九十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第四節(jié)鐵硫蛋白

鐵硫蛋白為一類含F(xiàn)e—S發(fā)色團的非血紅素鐵蛋白，利用鐵的可變價，作為電子傳遞體參與生物體內(nèi)多種氧化還原反應(yīng)

。根據(jù)氧化還原反應(yīng)中心的組成和結(jié)構(gòu)，鐵硫蛋白可分為三大類：1.Fe(Cys)4蛋白；2.Fe2S*2(Cys)4蛋白；3.Fe4S*4(Cys)4蛋白。(Cys-半胱氨酸)。

S*稱為無機硫或活潑硫，當(dāng)遇到無機酸時會變成H2S放出。第九十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日1.Fe(Cys)4蛋白—紅氧還蛋白（Rd）以Fe(Cys)4為中心的蛋白呈紅色，故稱紅氧還蛋白，主要存在于細菌中，分子量：~6000，一般只含50~60個氨基酸殘基。第九十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日產(chǎn)氣小球菌Rd的X射線結(jié)構(gòu)分析表明鐵與Cys-6、Cys-9、Cys-38、Cys-41的4個Cys的巰基硫配位。4個Fe-S鍵的鍵長差別較大，鍵角101°～108°，呈畸變四面體構(gòu)型。

第九十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日紅氧還蛋白參與在脂肪酸的ω?位或碳氫化合物的末端導(dǎo)入羥基的反應(yīng)。當(dāng)O2存在時，ω?羥化酶、NADH、紅氧還蛋白、氧化還原酶參與的羥化反應(yīng)如下進行。第九十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2.Fe2S*2(cys)4蛋白—植物型鐵氧還蛋白Fe2S*2(cys)4來源于植物的葉綠體，參與光合作用，故稱為植物型鐵氧還蛋白（Fd），肽鏈上有5個半胱氨酸巰基硫與鐵配位（Cys：18，39，44，47，77），無機S作為摻連S原子。第九十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

1966年Gibson等提出Fd的結(jié)構(gòu)模型。還原態(tài)時一個Fe為高自旋Fe2+(S=2)，另一個為高自旋Fe3+(S=5/2)。兩者通過硫橋?qū)崿F(xiàn)反鐵磁性耦合(antiferromagneticcoupling)，使電子總自旋S=1/2；氧化態(tài)時為兩個高自旋Fe3+，總自旋S=0。這個模型能解釋植物型Fd一些性質(zhì)。

第九十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.Fe4S*4(cys)4蛋白—高電位鐵硫蛋白和細菌型鐵氧還蛋白該類鐵硫蛋白以Fe4S*4(cys)4為活性中心，來源不同，含活性中心數(shù)可能不同。如：從酒色著色菌分離出的鐵硫蛋白含1個Fe4S*4(cys)4活性中心，4個Fe和4個S*交替連接成立方烷結(jié)構(gòu)，每一個Fe與一個cys連結(jié)（巰基）。第九十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第一百頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日產(chǎn)氣小球菌鐵氧還蛋白分子含有二個Fe4S*4(cys)4活性中心，二者相距1.2nm，作用為傳遞電子。第一百零一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第五節(jié)銅蛋白

銅是生命必需的微量元素，參與人體內(nèi)許多重要的代謝過程和生理作用。游離的Cu2+離子僅可在酸度較高的胃中存在。在體內(nèi)其它部位與蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸或其它有機物結(jié)合，以配合物形式存在。

銅蛋白(cuprein)有多種生理功能，如載氧、傳遞電子、貯存銅、作為氧化酶等。許多銅蛋白因具有美麗的藍色而被稱為藍銅蛋白(bluecopperprotein)，不顯藍色的稱為非藍銅蛋白。

第一百零二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日某些銅蛋白的性質(zhì)銅蛋白相對分子量含銅原子數(shù)功能來源I型II型III型質(zhì)體藍素10

5001

傳遞電子植物、細菌超化物歧化酶32

000

2

O2?歧化紅血球血藍蛋白(5～8)×104

2載氧節(jié)肢動物漆酶64

000112二酚、二胺氧化漆樹、真菌抗壞血酸氧化酶140

000314抗壞血酸氧化植物、細菌細胞色素c氧化酶130

0001

1細胞色素c氧化線粒體第一百零三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日1.銅蛋白中三種類型的銅

含有I型銅的銅蛋白在可見光的600nm附近有強吸收峰而顯藍色，摩爾消光系數(shù)ε≈103。I型銅的EPR超精細分裂常數(shù)A∥值較小，它表示I型銅是順磁性的。一般來說，較小的A∥值與未成對電子的離域作用有關(guān)，或與平面正方形構(gòu)型向畸變四面體轉(zhuǎn)變有關(guān)，因此，I型銅處于畸變四面體的配位環(huán)境中。第一百零四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日II型銅吸收光譜沒有明顯作用，但它有特征的EPR訊號，說明它也呈順磁性。與I型銅相比，它的A∥值較大。II型銅的A∥值與一般低分子量的Cu(II)配合物類似，可以認為II型銅處于正常配位狀態(tài)，采取接近四方錐的構(gòu)型。第一百零五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日III型銅不能用EPR檢測。早期認為這些反磁性銅處于一價狀態(tài)。目前一般認為，成對的Cu(II)?Cu(II)由于強烈的自旋?自旋相互作用而不能產(chǎn)生EPR訊號。第四章介紹的血藍蛋白就含有III型銅。有些銅蛋白只含一種類型的銅，有些則同時含有兩種或三種類型的銅。第一百零六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2.質(zhì)體藍素——I型銅蛋白

質(zhì)體藍素(plastocyanin)是一種藍銅蛋白。楊樹質(zhì)體藍素的相對分子質(zhì)量10500，有99個氨基酸殘基，其分子結(jié)構(gòu)如下所示。第一百零七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第一百零八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日Freeman等確定，銅的周圍由兩個組氨酸(His-37和87)的咪唑氮、半胱氨酸(Cys-84)和蛋氨酸(Met-92)的硫配位，是畸變四面體構(gòu)型，它的鍵角偏離正四面體多達50°。配位給予體(硬的氮和軟的硫)兼顧Cu(I)和Cu(II)的要求，立體化學(xué)介于對Cu(I)有利的平面正方形和對Cu(II)有利的四面體結(jié)構(gòu)之間，所以降低了電子傳遞的活化能，有利于電子快速傳遞。質(zhì)體藍素是光合作用過程中的一種電子傳遞體。傳遞電子時，銅參加氧化還原反應(yīng)。第一百零九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.牛超氧化物歧化酶——II型銅蛋白

生物體生存必要條件之一是通過呼吸作用產(chǎn)生能量，其基本過程是將氧還原為H2O：O2+4H++4e→2H2O這個反應(yīng)由細胞色素c氧化酶催化，還原可分步進行：O2+e→O2?

O2?+e→O22?

第一百一十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日首先得到超氧自由基陰離子，接著再接受電子變?yōu)檫^氧離子，它們是高活性的有毒物種，可以用過氧化氫酶、過氧化物酶和超氧化物歧化酶有效地除去。天然存在的超氧化物歧化酶(superoxidedismutase，SOD)有三種：Cu-Zn-SOD、Fe-SOD和Mn-SOD，它們廣泛存在于人、動物、植物、藻類及原核生物體內(nèi)。第一百一十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日不同來源的SOD酶除個別性質(zhì)差異較大外，一般具有類似性質(zhì)，但蛋白鏈部分因種屬來源不同，氨基酸次序和組成略有差異，而使酶的性質(zhì)不完全相同，在三類天然存在的SOD中，研究得比較深入的是Cu-Zn-SOD，例如牛超氧化物歧化酶。第一百一十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日牛超氧化物歧化酶(bovinesuperoxide，BSOD)屬于II型銅蛋白。它的相對分子質(zhì)量為32000，每個酶分子含兩個銅(II)離子和兩個鋅(II)離子。它的生物功能是催化超氧化物歧化為O2和H2O2：2O2?+2H+→H2O2+O2

第一百一十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第一百一十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日X射線結(jié)構(gòu)分析證實，銅離子的配體為4個組氨酸殘基和水分子，呈畸變四方錐構(gòu)型；鋅離子由3個組氨酸和1個天冬氨酸殘基配位，是擬四面體；其中His-61的咪唑基是銅離子和鋅離子共用的橋連配體，這種酶可以稱為異二核配合物。第一百一十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日采用取代活性中心離子的實驗方法證明，這兩種離子的作用不同。銅離子是催化中心，鋅離子只起次要的結(jié)構(gòu)作用。如果以天然酶的活性為100，那么完全脫輔基蛋白的活性為零，而含銅的Cu2CoBSOD為90，完全不含銅的M2Zn2BSOD為零(M為非銅離子)。第一百一十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第六節(jié)維生素B12和B12輔酶

維生素B12(vitaminB12)是重要的含鈷生物配位化合物。它存在于細菌及其許多生物體內(nèi)。動物組織中的維生素B12，一部分由食物中攝取，一部分由腸道中的細菌合成。動物和人體本身不能合成維生素B12。維生素B12能有效地治療惡性貧血，因此引起人們的注意。

第一百一十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第一百一十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日維生素B12有兩個獨特的組成部分。第一部分是咕啉環(huán)(corrinring)，由181個原子組成。與卟啉相似，咕琳也有4個吡咯環(huán)，但其中兩個吡咯環(huán)不通過亞甲基相連，而是借α碳原子直接連結(jié)。整個咕琳環(huán)有6個雙鍵，其共軛性不及卟啉環(huán)高。環(huán)上有8個甲基和7個酰胺取代基，其中有3個乙酰胺、3個丙酰胺、l個N-取代丙酰胺。第二部分是核糖核苷酸，即α-5，6-二甲基苯并咪唑核苷酸，它通過核糖核苷酸的3'磷酸根與咕啉環(huán)的一個支鏈丙酰胺間形成酯鍵相連。第一百一十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日配位于低自旋鈷(Ⅲ)的4個吡咯氮原子幾乎在同一平面上。第五位配體(在咕啉環(huán)平面下方)是核苷酸的苯并咪唑氮。第六位配體用X表示。凡第五位配體為二甲基苯并咪唑核苷酸者統(tǒng)稱為鈷胺素(cobalamins)。維生素B12的第六位配體是CN?，因此又稱為氰鈷胺素(cyanocobalamin)。應(yīng)該指出，CN?配體是為了離析B12結(jié)晶而加的，它并非產(chǎn)生于生物體系。在生物體系中的第六位配體是一個結(jié)合松弛的水分子。

第一百二十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日改變第六位配體就形成B12的各種衍生物。如第六位配體為H2O，則稱為水合鈷胺素(aquocobalamin)，B12a或H2O-B12。若第六位配體為甲基，即得到B12的甲基衍生物甲基鈷胺素(methylcobalamin)，Me-B12。第一百二十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日在生物體內(nèi)起輔酶作用的鈷胺素已分出3種，按第六位配體不同，分別稱為腺苷鈷胺素、苯并咪唑鈷胺素和二甲苯并咪唑鈷胺素，其中活性最高的是腺苷鈷胺素(Ado-B12)，又稱輔酶B12。甲基鈷胺素與腺苷鈷胺素都具有Co-C鍵，是自然界罕見的有機金屬化合物。第一百二十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第一百二十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第一百二十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日維生素B12在生物體內(nèi)的功能實際上是通過輔酶B12參與碳的代謝作用，促進核酸和蛋白質(zhì)合成、葉酸(folacin)儲存、硫醇活化、骨磷酯形成、紅細胞(erythrocyte)發(fā)育與成熟。第一百二十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第七節(jié)鉬酶——氧化還原酶

第一百二十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日表中前三種鉬酶彼此非常相似，除鉬外還含有鐵硫蛋白和FAD。其它的酶也含有鐵硫蛋白或細胞色素。一般來說，鉬酶參與氧化還原作用，特別是參與嘌呤化合物的代謝、鐵與銅的代謝。所有的鉬酶都是氧化還原酶。鉬酶的特點是以鐵蛋白(鐵硫蛋白或細胞色素)作為電子載體，而鉬作為底物的結(jié)合部位以及氧化還原部位。第一百二十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日黃嘌呤氧化酶

可以催化多種嘌呤、醛類和SO32-氧化。

黃嘌呤的C-8被羥化，與單加氧酶不同。在這個反應(yīng)中加到黃嘌呤中的氧是來自介質(zhì)中的水而不是O2，O2則被還原為H2O2。

這個反應(yīng)的意義在于，核酸分解所形成的氮堿、鳥嘌呤和腺嘌呤隨著血液到達肝臟時，經(jīng)特定的酶作用后脫氨基化而得到黃嘌呤等物質(zhì)，在這種酶的作用下氧化為尿酸。第一百二十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第六章

固氮作用及其化學(xué)模擬第一百二十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第一節(jié)固氮酶

目前工業(yè)固氮采用高溫高壓在催化劑存在下由N2與H2反應(yīng)合成氨，這種固氮條件苛刻，且成本高。生物固氮是在常溫常壓在固氮酶的存在下，把氮轉(zhuǎn)變?yōu)榘?、供植物吸收。故生物固氮模擬是很多科學(xué)家所關(guān)注的一大問題，實質(zhì)上這一關(guān)注早在上世紀60年代就已開始。

第一百三十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

一.固氮微生物固氮微生物有兩個主要類群1、自生固氮微生物

能獨