SOD酶的结构及应用课件

超氧化物歧化酶（SOD）1超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,简称SOD)是广泛存在于生物体内能清除超氧阴离子自由基的一类金属酶。SOD的发现1938年,Mann和Keilin

从牛红细胞中分离提取出一种含Cu的血铜蛋白,1953年,Keilin

又从小牛肝、鲸肝分离出肝铜蛋白。1968年McCord和Fridovich

根据血铜蛋白、肝铜蛋白、脑铜蛋白皆有O2-歧化活性,将此酶命名为超氧化物歧化酶。2机体在正常情况下，体内产生的超氧阴离子自由基（O2-）与其被清除是平衡的，当（O2-）产生过多而无法及时清除时，就会对机体产生毒害作用，这也是导致衰老的原因之一。而SOD是一种能够清除氧自由基的酶，它能催化氧自由基发生歧化反应。其作用原理为将超氧阴离子自由基歧化为过氧化氢和氧气，再经过氧化氢酶作用转化为水和氧气，从而达到消除超氧阴离子自由基的目的。因而SOD具抗衰老、增加机体对外界环境的适应能力、提高机体对多种疾病的抵抗能力等生理作用。3结构与分类SOD广泛存在于动、植物及微生物中。根据其结合金属种类不同,可分为三类:第一类为CuZn-SOD,呈蓝绿色,相对分子量约为32kDa,主要存在于真核细胞细胞浆、叶绿体和过氧化物酶体内;CuZn-SOD分子由两个相同的亚基通过非共价键疏水相互作用缔合成一个“口袋”状二聚体,每个亚基含一个Cu2+和一个Zn2+,由半胱氨酸Cys55和Cys144的巯基构成的二硫键对亚基缔合起重要作用Cu2+和Zn2+对活性中心所起的作用不同,Cu2+为CuZn-SOD活性所必需,而Zn2+与酶的稳定性有关。5第二类为Mn-SOD,呈紫红色,相对分子量约为40kDa,主要存在于真核细胞线粒体和原核细胞中。Mn-SOD是由203个氨基酸残基构成的四面体,结构简单,每个亚基只含一个金属离子;第三类为Fe-SOD,呈黄褐色,相对分子量约为38.7kDa,主要存在于原核细胞及一些植物中。Fe-SOD与Mn-SOD具有序列相似性,并且含有相同的特征结构域。其活性中心由3个His、1个Asp和1个H2O扭曲配位四面体配位而成。6应用在医学上的应用活力胶囊7抗炎骨关节炎SOD对骨关节炎、类风湿性关节炎和颞颌关节机能障碍均有疗效。口腔疾病SOD漱口剂可以治疗牙龈炎、牙周炎、口腔溃疡。抗肿瘤SOD与恶性肿瘤的发生、发展及防治有十分密切的联系，抑制SOD或加强SOD作用可作为治疗和预防肿瘤研究的思路和方法治疗眼部疾病机体的损伤和衰老使得眼球晶状中自由基清除剂的含量与活性降低，导致对自由基侵害的抵御能力下降。多种眼科疾病与自由基损伤有关，其中视网膜损伤、外伤性白内障更为严重。8SOD

功能饮料保存SOD活性的天然大蒜饮料。大蒜是SOD含量较高的天然植物,因此直接利用大蒜来生产SOD的功能饮料成为可能。强化SOD牛奶由干牛奶中SOD的含量低于人乳中SOD的水平,前者每1mL中含3.2单位(U),后者每1mL中含7.1单位(U),因此在牛奶中添加SOD可使牛奶中的SOD水平与人乳相近。目前已上市的SOD强化牛奶和冰淇淋为试产品(由上海东海乳品公司开发研制),批量正式投产还需要解决好关键的工艺操作。保鲜剂与其他抗氧化剂一样,SOD可作为罐头食品、果汁、啤酒等的抗氧化剂,防止过氧化酶引起的食品变质及腐败现象;还可作为水果、蔬菜等的良好保鲜剂。调味品酱油、鱼露、豆腐乳中均含SOD样活性物质,其具体性质还有待进一步研究。在食品上的应用10SOD添加于化妆品中可起到4方面的作用:一是：有明显的防晒效果，光照使皮肤变黑的主要原因是氧自由基损害,SOD可有效防止皮肤受电离辐射(特别是紫外线)的损伤,从而起到防晒效果;二是：SOD为抗氧酶,能有效防止皮肤衰老、祛斑、抗皱;三是：有明显的抗炎效果,对防治皮肤病有一定效果;四是:SOD具有一定的防治斑痕形成的作用。SOD在化妆品中妆品应用广泛,SOD也被用于化妆品中,如我国的大宝SOD蜜,用于防止皮肤衰老,另一些含SOD量高的药物如人参、三七、黄芪等也受到重视。由于SOD具有抗衰老作用,它已被广泛应用于化妆品中,对于治疗皱纹、雀斑、粉刺、色素沉着等具有明显作用。因此,含有SOD的化妆品倍受女性青睐。12SOD蛋白的制备

动物源SOD动物血来源SOD

不仅含量丰富,成本低,且提取和纯化较方便,作为药用。红细胞膜易破,用常规分离纯化方法可获得高纯度的SOD。植物源SOD植物来源SOD

为Cu，Zn-SOD,利于人体吸收。因此,从植物中提取的SOD

安全性很高,避免了可能发生的交叉感染,且具有明显的社会和经济效益,市场前景广阔。吉林省昆仑生物科技有限公司长春市昆仑酶制剂厂2001

年研究并开发了玉米提取SOD

的技术。14酶法生产SOD由于微生物发酵法生产SOD不受季节、气候和地域的限制,具有生产周期短、产量高、成本低、能大规模生产等特点,近年来得到了迅速的发展。菌种是发酵生产酶制剂的重要条件,可考虑筛选或选育能在极端条件下如嗜热、耐酸、耐碱、抗压等条件生长的SOD生产菌。必要时还可采取诱导手段,如用52溴尿嘧啶诱导酵母SOD

表达活性效果明显,可以在此基础上继续试验,以筛选酵母SOD

高产菌株。目前开发用于SOD发酵生产的菌种有酵母株Y222,SIPI2215y,ZDF248;嗜热栖热菌ATCC27634;嗜热脂肪芽孢杆菌BS21l215;SOD

高产菌株BIT28701等;另外,还有大肠埃希菌、乳酸杆菌等。基因重组人源SOD

生产方法此法提取人SOD

基因,经PCR

扩增,构建人SOD

的cDNA

文库,构建质粒,然后再经质粒转到受体细胞中,在受体细胞中得以大量表达。基因工程生产SOD

具有以下优点:①生产原料不受限制,生产工艺稳定;②生产成本低且表达量高;③基因重组SOD

提取的是人SOD

基因,不存在非人源物质应用于人体所存在的免疫排斥;④基因重组SOD

不存在外源性污染问题。15展望

①临床应用方面需进一步阐明SOD在体内的抗氧化过程,延长SOD在体内