超氧化物歧化酶SOD的研究和应用进展文档格式.docx
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}I二类主要SOD的理化特性如表l所示。
表1三类主要soD的理化特性
2SOD的结构和活性影响因素
2.1sOD的结构
cu/Zn.SOD每个分子由两个亚基通过疏水作用和氢键力缔合成二聚体,肽链内部由半胱氨酸c,,和
收稿日期:
2005.05一19;
修回日期:
2006—04—20・
基金项目:
广东省自然科学基金重点项目（04105986。
作者简介:
林庆斌（1982~,男,硕士生,主要从事生物无机化学研究。
*通讯联系人,E.mail:
1exy@ 万方数据
第6期化学世界
C。
骈的巯基构成的二硫桥对亚基缔合起重要作用…。
Richardson用O.2nmX.射线衍射晶体结构分析得到Cu,Zn.SOD三维结构,指出sOD的活性部位是以Cu为中心的一个“疏水口袋”（见图1㈨。
一N
●o
图1天然Cu,zn.SOD活性中心结构
Cu和zn处在疏水口袋底部,相距约0.63nm。
cu（Ⅱ与四个组氨酸残基咪唑环上N原子配位形成变形的平面四方形结构,其轴向位置上还结合着一个水分子,Zn（Ⅱ则与三个组氨酸和一个天冬氨酸配位形成畸变的四面体结构,cu（Ⅱ与zn（Ⅱ之间通过共同连接一分子组氨酸而形成“咪唑桥”结构‘1|。
Mn—SOD由203个氨基酸残基构成。
中心金属Mn（Ⅲ具有五配位的三角双锥结构,其中3个配位基位于赤道平面,两个轴向位置上分别为一个水分子和一个为His28的咪唑基。
酶的活性部位在一个主要由疏水残基构成的环境里,两个亚基链组成一个通道,构成了底物或其它内界配体接近Mn（Ⅱ离子的必经之路【31。
Fe.sOD的结构比较简单且与Mn—sOD类似,活性中心中Fe（Ⅱ离子与3个His、1个Asp和1个H20配位,形成畸变四方锥结构H1。
2.2sOD的活性影响因素
sOD的催化活性主要与s0D活性中心的氨基酸残基、金属离子及其配位环境、“咪唑桥”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Of・,进入活性中心,并可在催化过程中提供H+以加快歧化反应速度。
如这两个氨基酸残基被破坏或修饰,SOD将会失活。
sOD中心金属离子的作用也不相同。
对于cu/zn—sOD,zn（Ⅱ的作用一是调节咪唑基与cu的相互作用,二是稳定活性中心的结构。
若除去酶分子中zn（Ⅱ而保留原有环境中时cu（Ⅱ,SOD仍有相当高的活性。
cu（Ⅱ与酶催化作用有关,起着传递
电子的作用。
若除去cu（Ⅱ,则sOD将会失活,重新加入cu（Ⅱ后s0D的酶活性恢复。
另一方面,Cu（Ⅱ所处的环境对活性有重要影响。
若以其它金属离子代替cu（Ⅱ,同时用cu（Ⅱ代替zn（Ⅱ,则酶失去全部活性。
另外,只有结合态的cu（Ⅱ才直接与活性有关,但在一定浓度范围内,增加游离的Cu（Ⅱ的浓度可显著提高sOD活性"
1。
对“咪唑桥”配合物进行催化的研究表明,在催化过程中,“咪唑桥”在与铜相连的一侧的N原子迅速地发生了质子化和去质子化的变化№o,对酶的催化活性有重要影响。
2.3SOD活性测定
s0D的活性测定方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0f・的系统,使Of・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、黄嘌呤氧化酶一NBT法、NBT光还原法等。
3SOD的研究动态
国内外有关SOD的研究方兴未艾,比较活跃的领域主要有以下几个方面。
3.1结构性能改造
由于受到①半衰期短;
②相对分子质量大,不易透过细胞膜;
③口服时易受胃蛋白酶分解;
④体内特异性等因素的限制,sOD很难作为药用酶广泛应用于临床中。
对sOD进行化学修饰,既能保留天然酶的活性,又能提高其稳定性。
sOD化学修饰的方法主要有:
①对s0D的氨基酸残基进行化学修饰,主要是对非活性部位进行修饰,目的是提高其稳定性同时保留较高的生物活性;
②用水溶性大分子（如聚乙二醇、聚蔗糖、右旋糖酐和聚烯属烃基氧化物等对sOD进行共价修饰以提高酶学特性;
③对sOD进行酶切改造,降低相对分子质量、减小抗原性n]。
研究表明旧、9。
:
经过化学修饰后的SOD基本上保持了天然酶的活性,在耐热、耐酸碱和抗胃蛋白酶分解等方面均有很大提高。
3.2s0D模拟研究
3.2.1活性中心模拟
由于天然sOD自身存在的缺点,因此寻找和合
万方数据
成一类既能避免天然sOD不足,又具有sOD催化活
性的物质——SOD模拟物的研究非常活跃。
sOD模
拟物具有相对分子质量小、稳定性高、在体内半衰期
长及脂溶性好的优点。
最令人感兴趣的是Cu/Zn.
sOD活性中心的模拟,可视为以咪唑桥联的cu
（Ⅱ、zn（Ⅱ异双核配合物¨
0|。
现今对Mn.sOD模
拟物的研究逐渐增多,而Fe—sOD模拟物合成难度较
大且sOD活性较低,故其模拟研究较少¨
“。
近年来
国内外学者对氨基酸配合物和大环类配合物进行了
广泛探讨。
谢英等人合成了以二肽为配体的铜.（Ⅳ.
正十二碳酰双甘肽配合物,这是一个带功能基的长
链铜（Ⅱ氨基酸配合物,同时用脉冲辐解法测定了
其sOD活性,较好地模拟了sODu2i。
毛宗万等人研
究了具有cu/zn.sOD酶活性中心类似结构的模型化
合物,深入地讨论了不同的咪唑桥联方式和不同配
位构型对模型化合物催化of・活性的影响。
结果
表明,咪唑桥N原子沿四方锥配位底面位置与cu
（Ⅱ配位的模拟物活性大大高于眯唑桥N原子沿
四方锥轴向与cu（Ⅱ配位的模拟物,活性差异的原
因很可能与生成cu（I中间体的稳定性有关¨
3I。
在多核配合物方面,廖展如等根据天然soD活
性部位结构合成了多种含苯并咪唑的cu（Ⅱ、Fe
（Ⅱ、Mn（Ⅱ、co（Ⅱ、Ni（Ⅱ、zn（Ⅱ的配合物,指
出配合物活性与其模拟天然sOD结构微环境程度
的大小有关,并将其应用于植物抗冷胁迫实验。
在
进行低温胁迫后,经过SOD模拟物处理对水稻幼苗
成活率明显的高于未处理的幼苗¨
4“…,这些研究成
果为研究开发新型农药开辟了新的途径。
Patel等
合成了一系列以水杨醛丙氨酸席夫碱为配体的cu
（Ⅱ.cu（Ⅱ,cu（Ⅱ一Ni（Ⅱ,cu（Ⅱ一zn（Ⅱ咪唑
桥联的双核配合物和相关的单核配合物并测定其
sOD活性。
结果表明,双核配合物比单核配合物具
有更高的s0D活性,这可能与双核配合物的结构更
加类似于天然SOD的活性中心有关旧0;
。
3.2.2胶束模拟
由于soD在生物体内发挥其效用时所处的环
境大多是非均相的,一些学者采用表面活性剂在水
中形成的胶束体系来模拟上述非均相反应环境。
金
虬等人的研究表明由cTAB（阳离子型表面活性剂
和SDs（阴离子型表面活性剂形成的胶束体系可使
多种Cu（Ⅱ.氨基酸配合物的sOD活性得到提
高[21【。
但该体系结构比较复杂,较难弄清其催化
Of・歧化的机理,这方面的研究有待进一步拓展和
深化。
3.3SOD与植物抗逆性2006年
植物在生长发育过程中可能受到诸如病原菌、
水份、大气污染、辐射、温度、光照盐碱度和重金属等
因素的胁迫。
这些胁迫均能使植物产生过量的活性
氧和自由基,引起细胞结构和功能的破坏。
SOD是
清除活性氧过程中第一个发挥作用的抗氧化酶,在
植物体内起重要作用。
近年来,国内外学者对SOD
与植物抗逆性之间的关系做了大量研究。
任安芝等
人对干旱胁迫下内生真菌感染的黑麦草叶中的sOD
及其同工酶进行了系统的研究。
研究表明:
随着干
旱程度的提高,黑麦草叶片中sOD及其同工酶活性
显著提高,内生真菌的感染使宿主植物sOD活性对
于旱胁迫的反应更为敏锐m]。
这些研究为在沙漠
等干旱地区提高植被成活率提供了理论依据和方
法。
4开发应用
近年来,sOD在基础研究和应用研究上均取得
实质性进步,主要表现在医疗临床、食品工业和化妆
品中的广泛应用。
4.1sOD在医疗临床中的应用
由于本身就是生物体内存在的酶,sOD在医疗
临床中应用具有先天优势,可以克服某些合成药物
带来的副作用。
sOD在医疗临床中的应用范围主要
有:
①延缓衰老,清除自由基,阻止自由基连锁反应
的作用怛3|;
②治疗炎症性疾病,如最近的研究表明
cu/zn.s0D是布鲁士流产菌的抗体免疫原m3;
③治
疗缺血.再灌性综合症,sOD可明显减轻对组织器官
的损坏程度瞄]【26I;
④防治肿瘤和癌症,抑制或加强
sOD作用均可以作为治疗和预防肿瘤研究的思路和
方法‘2引。
4.2SOD在食品工业中的应用
sOD进行化学修饰和微胶囊化后,稳定性大大
提高,且本身活力也保持较高水平。
因此极大地促
进了s0D在食品工业中的应用,主要有:
①作为保
健食品的有效成分,如作为添加剂加入保健品口服
液、酸奶、啤酒等;
②作为抗氧化剂,抑制过氧化酶的
作用,如用于果蔬采后保鲜。
4.3sOD在化妆品中的应用
作为化妆品的添加剂,sOD的作用主要是心8|:
①有明显的防晒效果,sOD可有效防止皮肤受电离
辐射的损伤;
②有效防治皮肤衰老、祛斑、抗皱,起抗
氧酶的作用;
③有明显的抗炎作用,对防治皮肤病有
一定疗效;
④有一定的防治瘢痕形成的作用。
研究
证实外源性sOD能够渗入皮肤进入体内作用,且无
不良反应和过敏现象。
5展望
自1968年首次发现SOD以来,相关的研究一直是化学生物界热门的研究课题。
然而,仍有许多工作有待于进一步研究。
在SOD理论研究方面,不少问题还未研究或者有待深人,如对SOD进行化学修饰后,修饰酶的代谢过程及具体的毒副作用等方面都要深入研究。
在sOD的应用研究方面,也有一些问题急待解决。
如:
①在临床应用方面,要进一步阐明sOD在体内的抗氧化过程,要延长sOD在体内的半衰期,减少其对机体的毒副作用等;
②在食品工业方面,要确保口服sOD有效性,使之不被胃蛋白酶分解等;
③在化妆品应用方面,要准确地测定SOD的活性大小,同时要明确化妆品基质对sOD活性和稳定性的影响。
如果以上问题能够得到很好的解决,相信sOD的研究与应用必将有个美好的前景,造福人类。
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农药乳油的碳化钙法
除酸脱水工艺研究
郑仕远
（渝西学院化学与环境科学系,重庆永川402168
众所周知,酸、水含量是农药乳油的两项质量指标,如果酸、水超标,则会引起乳油浑浊、分散性、稳定性显著降低。
因此,除酸脱水技术在酸、水含量超标的农药乳油的后期处理中占有极其重要的位置,故除酸脱水工艺的研究已成为乳油生产技术研究中的重要课题之一。
目前,农药乳油的脱水有两种方法:
减压蒸馏法【11和分子筛法陋。
9]。
减压蒸馏法是以有机溶剂作带水剂的共沸脱水法,工业应用己获成功…,虽然该法能实现农药乳油的脱水,但蒸馏单元的增加,造成了设备投资的增加和成本的提高;
而分子筛法则是利用3A分子筛的高选择吸附性能脱水,该法虽然工艺简单、成本低,但分子筛的活化处理麻烦,给规模化的工业生产带来了一定的困难,技术的应用尚们
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心
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超氧化物歧化酶（SOD的研究和应用进展
作者:
林庆斌,廖升荣,熊亚红,乐学义,LINQing-bin,LIAOSheng-rong,XIONGYa-hong,LEXue-yi
作者单位:
华南农业大学理学院,广东,广州,510640
刊名:
英文刊名:
CHEMICALWORLD
年,卷（期:
2006,47（6
被引用次数:
16次
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