酶与酶工程文献综述

酶与酶工程

课程综述

题目：大蒜超氧化物歧化酶的提取及分离纯化方法研究姓名:保勇

学院：农学院

班级: 生物技术102班

学号: 103135202

大蒜超氧化物歧化酶的提取及分离纯化方法研究综述

作者：保勇指导老师：苏豫梅

摘要：本文归纳了大蒜超氧化物歧化酶的提取及分离纯化的多种方法，并对这些分离纯化的方法进行简要概述，概括了几种方法的优缺点，总结最适合用于提取大蒜超氧化物歧化酶的方法。阐述了大蒜SOD的理化性质及其种类和分布，对各种方法进行对比分析。并对其以后的发展前景作了简要的概述和分析。

关键词：超氧化物歧化酶；大蒜；分离纯化；方法

Research Progress on Isolation and Purification of Superoxide Dismutase(SOD) from Garlic

Abstract: This article summarizes a variety of methods Garlic superoxide

dismutase extraction and separation and purification, and separation and

purification methods brief overview summarizes the advantages and

disadvantages of several methods, sum up the most suitable for the

extraction of garlic superoxide dismutasethe enzyme method. The

Garlic SOD physical and chemical properties, their types and

distribution, comparative analysis of the various methods. And gave a

brief overview and analysis of its future development prospects.

K ey words: Superoxide dismutase; Garlic; Isolation and purification; Method

超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase, EC1.15.1.1）简称SOD，是一种广泛存在于动物、植物和好氧微生物细胞中的金属酶，能够催化超氧阴离子自由基O

2

-发生歧化反应，平衡机体代谢过程中产生的过多自由基，减轻或消除自由基对机体的危害，具有抗衰老、免疫调节、抑制肿瘤、调节血脂、抗辐射、消炎和美容等功效。SOD 是当前生物学、医学以及化学研究领域中世界级的课题之一，且在我国已有专著问世［1］。大蒜是百合科（Liliaceae）葱属植物生蒜（Allium sativum L.）的鳞茎，大蒜中SOD的含量比其它植物相对较高［2］。从大蒜中提取SOD，成本低廉，因此研究大蒜SOD的分离纯化方法，对SOD生产工艺优化及应用具有重要意义。

1 SOD与氧自由基

自由基是指带有未成对电子的分子、原子或离子。因为未成对电子具有成双的趋向，因此常易发生失去或得到电子的反应而显示出较活泼的化学性质。在生物体

内，氧分子可以通过单电子接受反应，依次转变为O

2ˉ、H

2

2

与·OH等中间产物。

由于这些物质都是直接或间接地由分子氧转化而来，而且具有比分子氧更活泼的化学反应性，遂统称为活性氧，其中O

2

ˉ为主要的氧自由基[3]。

1.1.1氧自由基的产生与危害

自由基的产生，从物理化学的角度，通常有下列几种方式：

（1）共价键的热分解。原则上只要有足够的温度，任何共价键都可以裂解而产生自由基。

（2）辐射分解。电离辐射可使许多物质发生分解而产生自由基，紫外线对人体的损伤亦然。

（3）单电子氧化还原反应。体内许多酶的反应是进行单电子转移，此过程可产

生自由基。

从细胞生物学与生物化学的角度，所有细胞内线粒体、内质网、细胞核、质膜和胞液中，都可产生自由基，也可出现在胞浆代谢及呼吸链中，体内[4]。氧自由基过剩时，可使体内许多重要的生物大分子发生超氧化反应，如使核酸、蛋白、膜多聚不饱和脂肪酸等生物大分子出现交链或断裂，导致细胞结构和功能的破坏，引发各种疾病[5]。

1.1.2 氧自由基的清除

生物体清除氧自由基的功能是由一些抗氧化剂和完整的酶系统来组成的。抗氧化剂包括维生素C和E、谷光甘胍以及B一胡萝卜素等，酶系统包括SOD、过氧化氢酶(CAT)、谷光甘肽过氧化物酶(GSH．Px)等。SOD组成了防御自由基损伤的第一道防线，SOD的催化过程如下[6]：

O

2ˉ+ O

2

ˉ+2H+→H

2

2

+ O

2

SOD将0

2歧化生成H

2

2

，CAT的功能是催化H

2

2

生成水，该步骤需谷光甘肽作为供氢

体，而GSH--Px则将H

20

2

还原为无毒的羟基化合物，以免它们重新分解成自由基，

所以CAT和GSH--Px构成了机体防御自由基损伤的第二道防线[7]。

2SOD的种类和分布

SOD广泛存在于各种生物体中，人们发现所有需氧细胞中都存在SOD。迄今为止，人们已经从细菌、真菌、原生动物、藻类、昆虫、植物和动物等生物材料中分离得到SOD。根据所结合的金属辅基不同，将存在于高等生物体内的SOD 分Fe- SOD、Mn- SOD和Cu/Zn- SOD 3 种，大蒜SOD 属于Cu/Zn- SOD。Cu/Zn- SOD是由两个相同亚基构成的二聚体蛋白，每个亚基含一个铜原子和一个锌原子，相对分子质量约为16 kD。通过对其构象熔点温度的研究表明，Cu/Zn- SOD 是迄今发现热稳定性最高的球蛋白之一。Cu/Zn- SOD的等电点在pH 5.3 左右，其酸碱稳定性好，在pH 5.2～9.6 之间其催化速率与pH 无关，在pH 4.5～11.0 之间能稳定存在。与Fe- SOD、Mn- SOD 相比，Cu/Zn- SOD 对一些化学试剂或变性剂的敏感性有明

显的差别。DTT（二巯基苏糖醇）、氰化物、H

20

2

、SDS（十二烷基硫酸钠）和DTDM

（4,4′- 二硫代二吗啉）等对SOD的活力影响显著，并可将其沉淀，但它在其它理化因素作用下相对较稳定。以上性质也决定了大蒜SOD来源丰富、易于处理，生产工艺也易得到简化。

3SOD的理化性质

SOD足一种酸性蛋白，在酶分子上共价连结金属辅基，因此它对热、PH以及某些理化性质有很强的稳定性。

3.1.1 SOD具有短时间的耐热性能

SOD对热稳定，天然牛血SOD在75℃下加热数分钟，酶活丧失很少。如果离子强度很低，即使加热到95℃，其活性亦无明显影响。在55℃保存15～30min，60℃保存10～25min，65℃保存10--15min对酶的活性影响不大。

3.1.2 pH对SOD活性的影响

一般认为SOD在pH5.3～9.5范围内，其稳定性较好，对pH不甚敏感。Salin等报道Cu／Zn-SOD在pH5.3—9.5范围内基本稳定，在此范围内可见紫外光谱和电子自旋共振波几乎不发生改变，显示较强的结构稳定性[8]。李泽浩报道在pH为3.6时，Cu／Zn—SOD中95％的Zn2+要被脱落，在pH小于6.0时Cu2+的结合位点仅要移动，pH 大于12.2时，酶会因构象发生变化而失活[9]。

3.1.3 某些变性剂对SOD活性的影响

氯仿～乙醇可以使Mn-SOD活性丧失，但不会影响Cu／Zn—SOD的活性。B．毓基乙