sod酶的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用課件

1超氧化物歧化酶（SOD）棗莊學(xué)院王沖2超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,簡(jiǎn)稱SOD)是廣泛存在于生物體內(nèi)能清除超氧陰離子自由基的一類金屬酶。SOD的發(fā)現(xiàn)1938年,Mann和Keilin

從牛紅細(xì)胞中分離提取出一種含Cu的血銅蛋白,1953年,Keilin

又從小牛肝、鯨肝分離出肝銅蛋白。1968年McCord和Fridovich

根據(jù)血銅蛋白、肝銅蛋白、腦銅蛋白皆有O2-歧化活性,將此酶命名為超氧化物歧化酶。3機(jī)體在正常情況下，體內(nèi)產(chǎn)生的超氧陰離子自由基（O2-）與其被清除是平衡的，當(dāng)（O2-）產(chǎn)生過(guò)多而無(wú)法及時(shí)清除時(shí)，就會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生毒害作用，這也是導(dǎo)致衰老的原因之一。而SOD是一種能夠清除氧自由基的酶，它能催化氧自由基發(fā)生歧化反應(yīng)。其作用原理為將超氧陰離子自由基歧化為過(guò)氧化氫和氧氣，再經(jīng)過(guò)氧化氫酶作用轉(zhuǎn)化為水和氧氣，從而達(dá)到消除超氧陰離子自由基的目的。因而SOD具抗衰老、增加機(jī)體對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)能力、提高機(jī)體對(duì)多種疾病的抵抗能力等生理作用。4結(jié)構(gòu)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用在食品上的應(yīng)用在化妝品中的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用動(dòng)物源SOD植物源SOD酶法生產(chǎn)SOD基因重組人源SOD

應(yīng)用制備5結(jié)構(gòu)與分類SOD廣泛存在于動(dòng)、植物及微生物中。根據(jù)其結(jié)合金屬種類不同,可分為三類:第一類為CuZn-SOD,呈藍(lán)綠色,相對(duì)分子量約為32kDa,主要存在于真核細(xì)胞細(xì)胞漿、葉綠體和過(guò)氧化物酶體內(nèi);CuZn-SOD

分子由兩個(gè)相同的亞基通過(guò)非共價(jià)鍵疏水相互作用締合成一個(gè)“口袋”狀二聚體,每個(gè)亞基含一個(gè)Cu2+和一個(gè)Zn2+,由半胱氨酸Cys55和Cys144

的巰基構(gòu)成的二硫鍵對(duì)亞基締合起重要作用Cu2+

和Zn2+

對(duì)活性中心所起的作用不同,Cu2+

為CuZn-SOD活性所必需,而Zn2+與酶的穩(wěn)定性有關(guān)。6第二類為Mn-SOD,呈紫紅色,相對(duì)分子量約為40kDa,主要存在于真核細(xì)胞線粒體和原核細(xì)胞中。Mn-SOD是由203個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的四面體,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,每個(gè)亞基只含一個(gè)金屬離子;第三類為Fe-SOD,呈黃褐色,相對(duì)分子量約為38.7kDa,主要存在于原核細(xì)胞及一些植物中。Fe-SOD與Mn-SOD

具有序列相似性,并且含有相同的特征結(jié)構(gòu)域。其活性中心由3個(gè)His、1個(gè)Asp和1個(gè)H2O扭曲配位四面體配位而成。7應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用活力膠囊8抗炎骨關(guān)節(jié)炎SOD對(duì)骨關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和顳頜關(guān)節(jié)機(jī)能障礙均有療效。口腔疾病SOD漱口劑可以治療牙齦炎、牙周炎、口腔潰瘍?？鼓[瘤SOD與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及防治有十分密切的聯(lián)系，抑制SOD或加強(qiáng)SOD作用可作為治療和預(yù)防腫瘤研究的思路和方法治療眼部疾病機(jī)體的損傷和衰老使得眼球晶狀中自由基清除劑的含量與活性降低，導(dǎo)致對(duì)自由基侵害的抵御能力下降。多種眼科疾病與自由基損傷有關(guān)，其中視網(wǎng)膜損傷、外傷性白內(nèi)障更為嚴(yán)重。9免疫學(xué)之父愛(ài)德華·詹納輻射防護(hù)SOD制劑在臨床上對(duì)抗放療輻射有作用，有助患者按計(jì)劃結(jié)束療程。放射性皮膚炎是放療的急性不良反應(yīng)，SOD對(duì)治療該病積極有效防治心腦血管疾病自由基觸發(fā)的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)可能參與了不同類型心血管疾病的形成和發(fā)展。提示臨床工作者在治療此類疾病的過(guò)程中應(yīng)用抗氧化劑有重要的意義。防治糖尿病并發(fā)癥糖尿病患者組織細(xì)胞中的自由基異常升高，且自由基清除酶糖化或活性下降、數(shù)量減少，使機(jī)體的抗氧化能力下降，即氧化應(yīng)激。它反映了體內(nèi)氧化因子和抗氧化因子（如SOD、谷胱甘肽等）間的失衡?，F(xiàn)認(rèn)為氧化應(yīng)激是糖尿病慢性并發(fā)癥的重要發(fā)病機(jī)制之一。SOD的表達(dá)下調(diào)在糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制中有重要作。血清中缺乏SOD可能是糖尿病腎病的重要致病因素，說(shuō)明抗氧化治療可能在該病的防治中占重要地位。10在食品上的應(yīng)用11在化妝品中的應(yīng)用12SOD

添加于化妝品中可起到4方面的作用:一是：有明顯的防曬效果，光照使皮膚變黑的主要原因是氧自由基損害,SOD可有效防止皮膚受電離輻射(特別是紫外線)的損傷,從而起到防曬效果;二是：SOD為抗氧酶,能有效防止皮膚衰老、祛斑、抗皺;三是：有明顯的抗炎效果,對(duì)防治皮膚病有一定效果;四是:SOD具有一定的防治斑痕形成的作用。SOD在化妝品中妝品應(yīng)用廣泛,SOD也被用于化妝品中,如我國(guó)的大寶SOD

蜜,用于防止皮膚衰老,另一些含SOD量高的藥物如人參、三七、黃芪等也受到重視。由于SOD具有抗衰老作用,它已被廣泛應(yīng)用于化妝品中,對(duì)于治療皺紋、雀斑、粉刺、色素沉著等具有明顯作用。因此,含有SOD的化妝品倍受女性青睞。13近年來(lái)，不少學(xué)者對(duì)SOD與逆境生理的關(guān)系進(jìn)行了廣泛的研究。當(dāng)植物處在干旱、低溫、霜凍、高、堿、有毒物質(zhì)的條件時(shí),植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量O2-,從而影響植物的發(fā)育和生長(zhǎng)。只有當(dāng)植物體內(nèi)產(chǎn)生適量SOD

時(shí),才能消除O2-對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的傷害。加強(qiáng)對(duì)這方面的研究，不僅有助于揭示植物的逆境生理機(jī)制，而且有可能選育出具有高抗逆性新品種。在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用14SOD蛋白的制備

15酶法生產(chǎn)SOD由于微生物發(fā)酵法生產(chǎn)SOD不受季節(jié)、氣候和地域的限制,具有生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量高、成本低、能大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn),近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展。菌種是發(fā)酵生產(chǎn)酶制劑的重要條件,可考慮篩選或選育能在極端條件下如嗜熱、耐酸、耐堿、抗壓等條件生長(zhǎng)的SOD生產(chǎn)菌。必要時(shí)還可采取誘導(dǎo)手段,如用52溴尿嘧啶誘導(dǎo)酵母SOD

表達(dá)活性效果明顯,可以在此基礎(chǔ)上繼續(xù)試驗(yàn),以篩選酵母SOD

高產(chǎn)菌株。目前開(kāi)發(fā)用于SOD發(fā)酵生產(chǎn)的菌種有酵母株Y222,SIPI2215y,ZDF248;嗜熱棲熱菌ATCC27634;嗜熱脂肪芽孢桿菌BS21l215;SOD

高產(chǎn)菌株BIT28701等;另外,還有大腸埃希菌、乳酸桿菌等?；蛑亟M人源SOD

生產(chǎn)方法此法提取人SOD

基因,經(jīng)PCR

擴(kuò)增,構(gòu)建人SOD

的cDNA

文庫(kù),構(gòu)建質(zhì)粒,然后再經(jīng)質(zhì)粒轉(zhuǎn)到受體細(xì)胞中,在受體細(xì)胞中得以大量表達(dá)。基因工程生產(chǎn)SOD

具有以下優(yōu)點(diǎn):①生產(chǎn)原料不受限制,生產(chǎn)工藝穩(wěn)定;②生產(chǎn)成本低且表達(dá)量高;③基因重組SOD

提取的是人SOD

基因,不存在非人源物質(zhì)應(yīng)用于人體所存在的免疫排斥;④基因重組SOD

不存在外源性污染問(wèn)題。16展望

①臨床應(yīng)用方面需進(jìn)一步闡明SOD在體內(nèi)的抗氧化過(guò)程,延長(zhǎng)