第7章氧化还原酶（1）（3学时）
主要内容：
一、过氧化物酶
二、多酚氧化酶
一、过氧化物酶（POD peroxidase）
?过氧化物酶是存在于各种动物、植物和微生物体内的一类氧化酶。催化由过氧化氢参与的各种还原剂的氧化反应。
?过氧化物酶是由单一肽链与一个铁卟啉辅基结合构成的血红蛋白。多数植物过氧化物酶与碳水化合物结合成为糖基化蛋白。糖蛋白有避免蛋白酶降解和稳定蛋白构象的作用。
1过氧化物酶作用方式及分布
?1.1过氧化物酶作用方式
过氧化物酶（供体：过氧化氢氧化还原酶）催化过氧化氢分解时，同时有氢供体参加。
H2O2+ AH22H2O+A
?1.2过氧化物酶分类
（1 ）含铁过氧化物酶
①正铁血红素过氧化物酶：含有正铁血红素Ⅲ（羟高铁血红素）为辅基，存在于高等植物、动物和微生物中。
②绿过氧化物酶：绿过氧化物酶的辅基也含有一个铁原卟啉基团，这类酶存在于动物器官和乳中（乳过氧化氢酶）。
（2 ）黄蛋白过氧化物酶：含有黄素腺嘌呤二核苷酸作为辅基，这类酶存在于微生物和动物组织中。
?1.３分布：
过氧化氢酶在植物细胞中以两种形式存在：。
①以可溶形式存在于细胞浆中
②以结合形式在细胞中与细胞壁或细胞器相结合
辣根是过氧化氢酶最重要的一个来源。辣根中20%的过氧化氢酶（POD）与细胞壁结合，用2mol/L NaCl(高离子强度)才能提取出来。辣根中过氧化物酶活力为569,000单位/g组织（蘑菇仅240单位/g组织）。
2 过氧化物酶在食品加工中的应用
（1）过氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指标：如苹果气调贮藏中，过氧化物酶出现两个峰值，一个在呼吸转折（成熟），一个在衰老开始。
（2）过氧化物酶的活力与果蔬产品，特别是非酸性蔬菜在保藏期间形成的不良风味有关。（3）过氧化氢酶属于最耐热的酶类，在果蔬加工中常被当作热处理是否充分的指标。POD的测定方法：
方法：将已热处理的原料中抽取样品，横切，随即放入愈创木酚或联苯胺溶液中，然后取出，在切面上滴0.3%H2O2，数分钟后，用愈创木酚处理的样品变为褐色，联苯胺变为深蓝色，说明过氧化氢酶未被破坏，热处理时间不够，如果均不变色，则表示热处理效果良好。3过氧化物酶最适pH和最适温度
3.1最适pH
过氧化物酶一般都含有多种同功酶，因此最适pH范围较宽。
酸性状态，过氧化物酶血红素和蛋白质部分分离，酶蛋白从天然状态转变到可逆变性状态，活力下降，且热稳定性低；
在中型和碱性状态，酶处于天然状态，蛋白质结构含α－螺旋结构，稳定，酸化后α－螺旋结构破坏，产生β－结构。
如青刀豆：pH5.0-5.4，有可溶态，离子结合，共价结合。
3.２.最适温度差异较大：35-60℃。
?不同来源的过氧化物酶在最适作用温度上存在着很大的差别。例如，马铃薯和花菜（均浆）中过氧化物酶的最适温度分别为55℃和35～40℃。
4过氧化物酶的热稳定性
?4.1. 热失活概念
①双向性：POD中含有不同的耐热性质部分，不耐热部分在热处理时很快地失活，而耐热部分在同样的温度缓慢地失活。
在88℃热处理时甜玉米中过氧化物酶的失活
（用邻-苯二胺作为氢体底物测定酶活力）
②可逆性：经热处理后的酶液在室温或较低温度下保藏，它的活力部分可以再生。
例如：辣根过氧化物酶在70 ℃加热1小时后，在30 ℃下再生的酶活力可达到处理前的30-40%，而在50 ℃下不能再生，如再降低到40 ℃时，酶活力又开始提高。
?4.2. 过氧化物酶冷冻增活效应
果蔬热烫后，有多少残余活力或再生活力被允许留在被保藏的产品中，残余酶活力在冰冻保藏后，质量比酶完全失活时要高。
?4.3. 非脂肪氧合酶作用
在热失活中过氧化物酶分子聚集成寡聚体，分子量增加一倍，这个过程包括酶分子展开和展开的酶分子进一步堆积，血红素基暴露，增加了血红素蛋白非酶催化脂肪氧化的能力，导致不良风味的产生，这一过程非脂肪氧合酶作用（热烫钝化）。
?问题：经热烫的罐装或冷冻蔬菜在保藏期间产生的不良风味的原因？
5 影响过氧化物酶热失活的因素
?5.1. 不同来源的POD具有不同的耐热性。
一般来说，植物的过氧化物酶活力越高，它的耐热性也越高。
?比如马铃薯和花菜匀浆中的过氧化物酶在95℃加热10min就完全而不可逆地失活。
?而甘蓝中的过氧化物酶在120℃加热10min仍然有0.3%活力保存下来。
?5.2. 低水分含量，POD耐热性增加：
?例如：水分含量低于40%时，谷类中过氧化物酶的热稳定性与水分含量成反比。
?对于加工脱水果蔬有重要参考价值。
?5.3. 外加因素：降低pH，增加NaCl浓度。
?以辣根中过氧化物酶为例，加入羟高铁血红素能降低酶的热失活速度(pH 7.0、76℃)
?而升高温度能提高酶的热失活速度。
?在pH7时酶热失活的速度最低，在pH 4.0和pH10时酶热失活的速度分别提高到8倍和2倍。
?酶失活的初速度正比于NaCl的浓度(pH7.0、NaCl浓度低于0.6mo1／L)，
?糖能提高苹果和梨中过氧化物酶的热稳定性。
?5.4. 加热方式：pH确定，T确定，T变长，导致酶失活后可能性变大，HTST易导致酶再生。
?5.5. 结合处理：
微波和离子照射能降低在热烫过程中使酶失活所需的热处理强度。
辐射处理
?在采用结合处理时，先使用辐射处理，再使用热处理。辐射时酶分子的聚集和单体的改
性而使酶的热稳定性显著降低，且不会出现活力再生（辐射诱导水产生自由基二次进攻的结果）。
6 化学试剂对过氧化氢酶的影响
6.1. 使POD失活的作用方式：
?与酶结合失活
?作用于底物或产物
6.2. 化学试剂种类
2.1 SO2和亚硫酸盐：SO2的作用仅仅是破坏H2O2
SO2+ H2O 2→H2O+SO3
?0.1-0.15%的焦亚硫酸盐能防止豌豆产生不良风味
6.2.2 氰化物、叠氰化物和氟复合物：能与血红素结合，为可逆抑制。
6.2.3 表面活性化合物：如单甘脂，卵磷脂等，显著失活。
6.2.4 高分子物质：
如果胶在pH5.5时，使POD显著失活；pH低，使POD完全失活。果胶的存在还能使POD最适pH从5.5移动至8.0，大多数果胶pH在酸性范围。这在食品加工中很重要。
二、多酚氧化酶
?多酚氧化酶（邻－二酚：氧氧化还原酶；E1,10,3,1）在植物界乃至动物界分布广泛，由于其检测方便，是被最早研究的几类酶之一。
引起食品酶促褐变的主要酶类
?果蔬食品在加工及贮藏过程中存在褐变反应，而褐变的原因有非酶性的和酶性的，多酚
氧化酶是引起食品酶促褐变的主要酶类，因此研究多酚氧化酶的特性对制定食品的加工与保藏工艺有非常重要的意义。
?有害：新鲜、冷冻、干制和罐藏产品的褐变。
?有利：红茶生产，苹果浓缩汁除涩
?三要素：底物、O2、酶
1多酚氧化酶在自然界的分布
?（1）广泛存在于自然界，植物、微生物及动物器官。植物品种不同，含量变化很大。果蔬中以橄榄含量最高。
?（2）PPO在植物细胞中分布取决于品种和年龄，果蔬而言还取决成熟度，如线粒体，叶绿体。
?（3）PPO在果蔬的不同部分含量存在很大差异。大多数水果中PPO以结合状态存在。葡萄皮中PPO活力高，葡萄成熟时PPO活力下降幅度最大。
2多酚氧化酶催化的反应及其作用底物
?2.1.催化反应：两类反应都需要有分子氧参加。
(1) 一元酚羟基化：蘑菇中单酚。
(2) 邻－二酚氧化，生成邻－醌。
多酚氧化酶催化的氧化反应的最初产物邻－醌将继续变化。
①相互作用生成高分子量聚合物。
②与氨基酸或蛋白质作用生成高分子络合物。
③氧化哪些氧化－还原电位较低的化合物，生成无色化合物。
?其中①②导致褐色素的生成，反应③的产物是无色的。
分子植物育种，２００６年，第４卷，第６（Ｓ）期，第７８－８２页 ＭｏｌｅｃｕｌａｒＰｌａｎｔＢｒｅｅｄｉｎｇ，２００６，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．６（Ｓ），７８－８２ 专题介绍 Ｒｅｖｉｅｗ 硫氧还蛋白（Ｔｒｘ）的研究进展 郑琼马旭俊杨传平＊ 教育部林木遗传育种与生物技术重点实验室，东北林业大学林木遗传育种省级重点实验室，东北林业大学林学院，哈尔滨，１５００４０ ＊通讯作者，ｙａｎｇｃｐ＠ｎｅｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 摘要硫氧还蛋白Ｔｈｉｏｒｅｄｏｘｉｎ（Ｔｒｘ）是一类高度保守的低分子量蛋白质。Ｔｒｘ广泛分布于植物、细菌、酵母和动物中。根据氨基酸序列的不同，Ｔｒｘ分为家族Ⅰ和家族Ⅱ２个家族。根据最初结构的不同，Ｔｒｘ家族Ⅰ又被分为６大类型：ｈ，ｆ，ｍ，ｏ，ｘ和ｙ。不同类型的Ｔｒｘ在不同生物以及细胞内的不同区域分布不同。硫氧还蛋白具有多种生物学功能，对维持体内稳定的氧化还原状态具有重要的作用。Ｔｒｘ具有调节细胞生长、抑制凋亡、调节基因转录等功能。Ｔｒｘ还与植物抗逆性相关，如参与植物抗旱、耐热和抗氧化胁迫过程，调节抗逆基因的表达。因此，我们可以将硫氧还蛋白基因通过转基因技术导入植物体中，在植物遗传性状改良等方面具有广泛的应用前景。本文综述了硫氧还蛋白的类型、组织分布、生物学功能以及与植物抗逆性的关系。 关键词硫氧还蛋白（Ｔｒｘ），氧化还原，抗逆性 ＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＲｏｌｅｓｏｆＴｈｉｏｒｅｄｏｘｉｎ（Ｔｒｘ） ＺｈｅｎｇＱｉｏｎｇＭａＸｕｊｕｎＹａｎｇＣｈｕａｎｐｉｎｇ＊ ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＧｅｎｅｔｉｃｓａｎｄＢｒｅｅｄｉｎｇａｎｄＢｉｏ－ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＴｈｅＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＧｅ－ｎｅｔｉｃｓａｎｄＢｒｅｅｄｉｎｇ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ，１５００４０ ＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，ｙａｎｇｃｐ＠ｎｅｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｏｒｅｄｏｘｉｎ（Ｔｒｘ）ｉｓａｓｍａｌｌａｎｄｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅｐｒｏｔｅｉｎ．Ｔｒｘｉｓｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓｌｙｆｏｕｎｄｉｎｐｌａｎｔｓ，ｂａｃｔｅｒｉａ，ｙｅａｓｔｓａｎｄａｎｉｍａｌｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｍｉｎｏａｃｉｄｓｅｑｕｅｎｃｅｓ，ＴｒｘｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｆａｍｉｌｙⅠａｎｄｆａｍｉｌｙⅡ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＴｒｘｆａｍｉｌｙⅠｉｓｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏ６ｇｒｏｕｐｓ：ｈ，ｆ，ｍ，ｏ，ｘａｎｄｙ．ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｏｕｐｓｏｆＴｒｘｅｘｉｓｔｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｒｇａｎｉｓｍｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｐａｒｔｍｅｎｔｓｏｆａｃｅｌｌ．Ｔｒｘｈａｓｖａｒｉｏｕｓｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉｎｋｅｅｐｉｎｇｓｔａｂｌｅｒｅｄｏｘｓｔａｔｕｓｏｆｃｅｌｌｓ．Ｔｒｘｐｌａｙｓｃｒｕｃｉａｌｒｏｌｅｓｉｎｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｃｅｌｌｇｒｏｗｔｈ，ａｐｏｐｔｏｓｉｓａｎｄｇｅｎｅｔｒａｎｓｃｒｉｐ－ｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓａｌｓｏｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｐｌａｎｔｓｔｒｅｓｓｔｏｌｅｒａｎｃｅａｎｄｒｅｇｕｌａｔｅｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｓｔｒｅｓｓｒｅｌａｔｅｄｇｅｎｅｓ．Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｅｓｉｎ－ｃｌｕｄｅｄｒｏｕｇｈｔ，ｈｅａｔａｎｄｏｔｈｅｒｒｅａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｓｔｒｅｓｓｅｓ．ＳｏｗｅｅｘｐｅｃｔＴｒｘｇｅｎｅｃａｎｂｅｆｕｒｔｈｅｒｕｓｅｄｉｎｐｌａｎｔｔｒａｉｔｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｂｙｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｔｈｉｓｇｅｎｅｉｎｔｏｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｅｔｙｐｅ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃ－ｔｉｏｎｓｏｆＴｒｘａｎｄｉｔｓｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｐｌａｎｔｓｔｒｅｓｓｔｏｌｅｒａｎｃｅ． ＫｅｙｗｏｒｄｓＴｈｉｏｒｅｄｏｘｉｎ（Ｔｒｘ），Ｒｅｄｏｘ，Ｓｔｒｅｓｓｔｏｌｅｒａｎｃｅ 硫氧还蛋白（ｔｈｉｏｒｅｄｏｘｉｎ，Ｔｒｘ）是一类分布广泛的低分子量的蛋白质，它们在进化上相当保守，有一个二硫化物活性中心Ｔｒｐ－Ｃｙｓ－Ｇｌｙ－Ｐｒｏ－Ｃｙｓ（ＣＧＰＣ），ＣＧＰＣ中的２个Ｃｙｓ分别为Ｃｙｓ３２和Ｃｙｓ３５，人和其它哺乳动物Ｔｒｘ还含有另外３个Ｃｙｓ残基，即Ｃｙｓ６２、Ｃｙｓ６９和Ｃｙｓ７３，这些Ｃｙｓ残基能可逆地催化许多氧化还原反应，赋予Ｔｒｘ独特的生物学特性。Ｔｒｘ在其保守的活化区域内含有二硫巯基和二硫键，其氧化还原活性使硫氧还蛋白在细胞内具有各种不同的功能（庄静等，２００３，生命的化学，２３（３）：２１０－２１２）。最早被报道的硫氧还蛋白是作为核苷酸还原酶的供体。 硫氧还蛋白系统是由Ｔｒｘ（Ｔｒｘ１、Ｔｒｘ２）、ＮＡＤＰＨ、ＴｒｘＲ（二硫醇二硫化物氧化还原酶—硫氧还蛋白还原酶）３部分组成的，还原态的Ｔｒｘ通过巯基供氢使其它含二硫键的蛋白被还原；氧化态的Ｔｒｘ被ＮＡＤＰＨ还原，继续发挥作用。该系统能够稳定细胞内环境，调节细胞生长及信号传导过程来保护细胞不受病毒感染、电离辐射等外界刺激引起的活性氧损害；还能还原ＤＮＡ合成必需的核糖核苷酸还原酶等多种具有重要功能的蛋白质，对蛋白—蛋白，蛋
第七章氧化还原滴定 1.条件电位和标准电位有什么不同？影响电位的外界因素有哪些？ 答：标准电极电位E′是指在一定温度条件下（通常为25℃）半反应中各物质都处于标准状态，即离子、分子的浓度（严格讲应该是活度）都是1mol/l（或其比值为1）（如反应中有气体物质，则其分压等于1.013×105Pa，固体物质的活度为1）时相对于标准氢电极的电极电位。 电对的条件电极电位（E0f）是当半反应中氧化型和还原型的浓度都为1或浓度比为，并且溶液中其它组分的浓度都已确知时，该电对相对于标准氢电极电位（且校正了各种外界因素影响后的实际电极电位，它在条件不变时为一常数）。由上可知，显然条件电位是考虑了外界的各种影响，进行了校正。而标准电极电位则没有校正外界的各种外界的各种因素。 影响条件电位的外界因素有以下3个方面； （1）配位效应； （2）沉淀效应； （3）酸浓度。 2．是否平衡常数大的氧化还原反应就能应用于氧化还原中？为什么？ 答：一般讲，两电对的标准电位大于0.4V（K>106），这样的氧化还原反应，可以用于滴定分析。 实际上，当外界条件（例如介质浓度变化、酸度等）改变时，电对的标准电位是要改变的，因此，只要能创造一个适当的外界条件，使两电对的电极电位超过0.4V ，那么这样的氧化还原反应也能应用于滴定分析。但是并不是平衡常数大的氧化还原反应都能应用于氧化还原滴定中。因为有的反应K虽然很大，但反应速度太慢，亦不符合滴定分析的要求。 3.影响氧化还原反应速率的主要因素有哪些？ 答：影响氧化还原反应速度的主要因素有以下几个方面：1）反应物的浓度；2）温度；3）催化反应和诱导反应。 4.常用氧化还原滴定法有哪几类？这些方法的基本反应是什么？ 答：1）高锰酸钾法．2MnO4+5H2O2+6H+==2Mn2++5O2↑+8H2O. MnO2+H2C2O4+2H+==Mn2++2CO2+2H2O 2) 重铬酸甲法. Cr2O72-+14H++Fe2+===2Cr3++Fe3++7H2O CH3OH+Cr2O72-+8H+===CO2↑+2Cr3++6H2O 3)碘量法3I2+6HO-===IO3-+3H2O， 2S2O32-+I2===2I-+2H2O Cr2O72-+6I-+14H+===3I2+3Cr3++7H2O 5.应用于氧化还原滴定法的反应具备什么条件？ 答：应用于氧化还原滴定法的反应，必须具备以下几个主要条件： （1）反应平衡常数必须大于106，即△E>0.4V。 （2）反应迅速，且没有副反应发生，反应要完全，且有一定的计量关系。 （3）参加反应的物质必须具有氧化性和还原性或能与还原剂或氧化剂生成沉淀的物质。 （4）应有适当的指示剂确定终点。 6.化学计量点在滴定曲线上的位置与氧化剂和还原剂的电子转移数有什么关系？ 答：氧化还原滴定曲线中突跃范围的长短和氧化剂与还原剂两电对的条件电位（或标准电位）相差的大小有关。电位差△E较大，突跃较长，一般讲，两个电对的条件电位或标准电位之差大于0.20V时，突跃范围才明显，才有可能进行滴定，△E值大于0.40V时，可选用氧化还原指示剂（当然也可以用电位法）指示滴定终点。 当氧化剂和还原剂两个半电池反应中，转移的电子数相等，即n1=n2时，则化学计量点的位
货号：MS1110 规格：100管/96样 硫氧还蛋白氧化还原酶 （thioredoxin reductase,TrxR）试剂盒说明书 微量法 注意：正式测定之前选择2-3个预期差异大的样本做预测定。 测定意义： TrxR是一种NADPH依赖的包含FAD结构域的二聚体硒酶，属于吡啶核苷酸-二硫化物氧化还原酶家族成员，与硫氧还蛋白以及 NADPH 共同构成了硫氧还蛋白系统。TrxR与GR活性类似，催化GSSG还原生成GSH，是谷胱甘肽氧化还原循环关键酶之一。 测定原理： TrxR催化NADPH还原DTNB生成TNB和NADP+，TNB在412nm有特征吸收峰，通过测定412nm波长处TNB的增加速率，即可计算TrxR活性。 自备仪器和用品： 低温离心机、可调节移液器、可见分光光度计/酶标仪、微量玻璃比色皿/96孔板、和蒸馏水。 试剂组成和配制： 试剂一：液体×1 瓶，4℃保存。 试剂二：粉剂×1 瓶，4℃避光保存。临用前加入 2mL 蒸馏水溶解。 试剂三：粉剂×1 管，4℃保存。临用前加入 2mL 蒸馏水溶解。 粗酶液提取： 1. 组织：按照组织质量（g）：试剂一体积(mL)为1：5~10的比例（建议称取约0.1g 组织，加 入1mL试剂一）进行冰浴匀浆。8000g，4℃离心10min，取上清置冰上待测。 2. 细菌、真菌：按照细胞数量（104个）：试剂一体积（mL）为500~1000：1的比例（建议500 万细胞加入1mL试剂一），冰浴超声波破碎细胞（功率300w，超声3秒，间隔7秒，总时间3min）； 然后8000g，4℃，离心10min，取上清置于冰上待测。 3. 血清等液体：直接测定。 TrxR 测定操作： 1. 分光光度计/酶标仪预热30min，调节波长到412nm，用蒸馏水调零。 2. 试剂一在25℃（一般物种）或者37℃（哺乳动物）预热30min。 3. 空白管：取微量玻璃比色皿或96孔板，加入20μL试剂二，20μL试剂三，160μL试剂一， 迅速混匀后于412nm 测定10s和310s吸光度，记为A1和A2。△A空白管=A2-A1。 4. 测定管：取微量玻璃比色皿或96孔板，加入20μL试剂二，20μL试剂三，140μL试剂一， 20μL上清液，迅速混匀后于412nm测定10s和310s吸光度，记为A3和A4。△A 测定管=A4-A3。注意：空白管只需测定一次。 TrxR 活性计算公式： (1). 按蛋白浓度计算 活性单位定义：在25℃或者37℃中，每毫克蛋白每分钟催化1nmol DTNB还原为1个酶活单位。 TrxR（nmol/min/mg prot）=（△A测定管-△A空白管）÷ε÷d×V反总÷(Cpr×V样)÷T = 147×（△A 测定管-△A 空白管）÷Cpr 第1页，共2页
第七章氧化还原滴定法思考题与习题 1.条件电位和标准电位有什么不同？影响电位的外界因素有哪些？ 答：标准电极电位E′是指在一定温度条件下（通常为25℃）半反应中各物质都处于标准状态，即离子、分子的浓度（严格讲应该是活度）都是1mol/l（或其比值为1）（如反应中有气体物质，则其分压等于1.013×105Pa，固体物质的活度为1）时相对于标准氢电极的电极电位。 电对的条件电极电位（E0f）是当半反应中氧化型和还原型的浓度都为1或浓度比为，并且溶液中其它组分的浓度都已确知时，该电对相对于标准氢电极电位（且校正了各种外界因素影响后的实际电极电位，它在条件不变时为一常数）。由上可知，显然条件电位是考虑了外界的各种影响，进行了校正。而标准电极电位则没有校正外界的各种外界的各种因素。 影响条件电位的外界因素有以下3个方面； （1）配位效应； （2）沉淀效应； （3）酸浓度。 2．是否平衡常数大的氧化还原反应就能应用于氧化还原中？为什么？ 答：一般讲，两电对的标准电位大于0.4V（K>106），这样的氧化还原反应，可以用于滴定分析。 实际上，当外界条件（例如介质浓度变化、酸度等）改变时，电对的标准电位是要改变的，因此，只要能创造一个适当的外界条件，使两电对的电极电位超过0.4V ，那么这样的氧化还原反应也能应用于滴定分析。但是并不是平衡常数大的氧化还原反应都能应用于氧化还原滴定中。因为有的反应K虽然很大，但反应速度太慢，亦不符合滴定分析的要求。 3.影响氧化还原反应速率的主要因素有哪些？ 答：影响氧化还原反应速度的主要因素有以下几个方面：1）反应物的浓度；2）温度；3）催化反应和诱导反应。 4.常用氧化还原滴定法有哪几类？这些方法的基本反应是什么？ 答：1）高锰酸钾法．2MnO4+5H2O2+6H+==2Mn2++5O2↑+8H2O. MnO2+H2C2O4+2H+==Mn2++2CO2+2H2O 2) 重铬酸甲法. Cr2O72-+14H++Fe2+===2Cr3++Fe3++7H2O CH3OH+Cr2O72-+8H+===CO2↑+2Cr3++6H2O 3)碘量法3I2+6HO-===IO3-+3H2O，
第七章氧化还原反应电化学基础 [教学要求] 1．熟悉氧化还原反应的基本概念，能熟练地配平氧化反应方程式。 2．了解原电池的基本概念和电池电动势的概念。 3．掌握电极电势的概念及其影响因素、Nernst方程式及其有关的简单计算、电极电势的应用。 4．掌握元素电势图及其应用。 [教学重点] 1．电极电势的概念，以及浓度、沉淀、酸度等对电极电势的影响。 2．电极电势的应用。 3．元素电势图及其运用。 [教学难点] 电极电势的应用。 [教学时数]10学时 [主要内容] 1．氧化还原反应的实质，氧化值，氧化还原方程式配平。 2．原电池，电极电势（电极电势的概念，标准电极电势及其测定，能斯特方程式，影响电极电势的因素）。 3．电极电势的应用：判断氧化还原反应的方向和氧化剂还原剂的强弱，判断氧化还原反应进行的程度。 4．元素电势图及其运用。 [教学内容] §7.1 氧化还原反应的基本概念 7.1.1 氧化值 氧化值：是指某元素的一个原子的荷电数。该荷电数是假定把每一化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的。 确定氧化值的规则：
①单质中，元素的氧化值为零。 ②在单原子离子中，元素的氧化值等于该离子所带的电荷数 。 ③在大多数化合物中，氢的氧化值为 +1；只有在金属氢化物中氢的氧化值为-1。 ④通常，氧在化合物中的氧化值为-2；但是在过氧化物中，氧的氧化值为-1，在氟的氧化物中，如OF 2 和O 2F 2中，氧的氧化值分别为+2和+1。 ⑤中性分子中，各元素原子的氧化值的代数和为零 ，复杂离子的电荷等于各元素氧化值的代数和。 例： K 2Cr 2O 7 Cr 为+6 Fe 3O 4 中，Fe 为+8/3 Na 2S 2O 3中，S 为+2 Na 2S 4O 6中，平均为2.5 (2个S 为0, 二个S 为+5) 但 CrO 5中Cr 为+6，而不习惯认为10。 7.1.2 氧化还原反应方程式的配平 配平原则： ① 电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。 ② 质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。 配平步骤： ①用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式)。 ②分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应。 ③分别配平两个半反应方程式，等号两边的各种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。 ④确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。有时根据需要可将其改为分子方程式。 例：配平下列反应方程式 423424KMnO (aq)K SO (aq)MnSO (aq)K SO (aq)+????→+酸性溶液中
第7章氧化还原反应电化学基础 一、单选题 1. 下列电对中，Eθ值最小的是： A: Ag+/Ag； B: AgCl/Ag； C: AgBr/Ag； D: AgI/Ag 2. Eθ(Cu2+/Cu+)=0.158V，Eθ(Cu+/Cu)=0.522V，则反应 2 Cu+ Cu2+ + Cu的Kθ为： A: 6.93×10-7； B: 1.98×1012； C: 1.4×106； D: 4.8×10-13 3. 已知Eθ（Cl2/ Cl-）= +1.36V，在下列电极反应中标准电极电势为+1.36V 的电极反应是： A: Cl2+2e- = 2Cl- B: 2 Cl- - 2e- = Cl2 C: 1/2 Cl2+e- = Cl- D: 都是 4. 下列都是常见的氧化剂，其中氧化能力与溶液pH 值的大小无关的是： A: K2Cr2O7 B: PbO2 C: O2 D: FeCl3 5. 下列电极反应中，有关离子浓度减小时，电极电势增大的是：A: Sn4+ + 2e- = Sn2+ B: Cl2+2e- = 2Cl- C: Fe - 2e- = Fe2+ D: 2H+ + 2e- = H2 6. 为防止配制的SnCl2 溶液中Sn2+被完全氧化，最好的方法是：A: 加入Sn 粒 B:. 加Fe 屑 C: 通入H2 D: 均可
7. 反应Zn (s) + 2H+ → Zn 2++ H2 (g)的平衡常数是多少？ A: 2×10-33 B: 1×10-13 C: 7×10-12 D: 5×10 26 二、是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“√”，错的填“×”） 1. 在氧化还原反应中，如果两个电对的电极电势相差越大，反应就进行得越快 2．由于Eθ（Cu+/Cu）= +0.52V , Eθ（I2/ I-）= +0.536V , 故Cu+ 和I2不能发生氧化还原反应。 3．氢的电极电势是零。 4．计算在非标准状态下进行氧化还原反应的平衡常数，必须先算出非标准电动势。 5．FeCl3，KMnO4和H2O2是常见的氧化剂，当溶液中[H+]增大时，它们的氧化能力 都增加。 三、填空题 1. 根据Eθ(PbO2/PbSO4) >Eθ(MnO4-/Mn2+) >Eθ(Sn4+/Sn2+)，可以判断在组成电对的六种物质中，氧化性最强的是，还原性最强的是。 2. 随着溶液的pH值增加，下列电对 Cr2O72-/Cr3+、Cl2/Cl-、MnO4- /MnO42-的E值将分别、、。 3. 用电对MnO4-/Mn2+，Cl2/Cl-组成的原电池，其正极反应为 ，负极反应为，电池的电动势等于，
以硫氧还蛋白还原酶为靶点的天然化合物抗肿瘤机制研究 硫氧还蛋白还原酶(TrxR)是生物体内依赖于NADPH的氧化还原调节蛋白,它主要通过作用于其底物分子硫氧还蛋白(Trx)来维持细胞的氧化还原平衡以及调控氧化还原所介导的信号转导,进而控制着细胞的增殖、分化和死亡等重要的生理过程。近年来越来越多的证据支持过度活化的TrxR与肿瘤的发展关系密切,因而以其为靶点的抗肿瘤药物研发引起了广泛的关注,TrxR有望发展为治疗肿瘤的新靶点。 在本论文中,我们研究了藤黄酸、紫草素和小白菊内酯等几类具有抗肿瘤活性的天然小分子与TrxR的相互作用,以及此种作用与它们抗肿瘤活性之间的关系。主要的内容如下：1.概述了TrxR的分布、结构和催化机理以及其生理功能,并对近期报道的具有抗肿瘤活性的TrxR抑制剂进行了简单的综述。 2.藤黄酸对许多癌细胞具有很强的细胞毒活性,并且已进入二期临床研究。我们研究发现,藤黄酸可以选择性地抑制TrxR,产生氧化应激并诱导肝癌细胞SMMC-7721的凋亡。 藤黄酸主要靶向TrxR的硒半胱氨酸(Sec)而抑制其还原Trx的活性,导致细胞内活性氧(ROS)累积、破坏氧化还原平衡。进一步研究表明,过表达细胞内的TrxR能够降低藤黄酸的细胞毒活性,而降低细胞内TrxR时可以增加细胞对藤黄酸的敏感性,支持了藤黄酸与TrxR相互作用的生理意义。 我们的研究揭示了藤黄酸抗肿瘤作用的新机制,即可以通过作用于TrxR而诱导肿瘤细胞发生氧化应激介导的凋亡,这将有助于进一步认识藤黄酸在体内的作用机理。3.紫草素是传统中药紫草的主要活性成分,作为中药已经在我国使用了很久。
尽管紫草素具有高效的抗肿瘤活性,但其在细胞内的靶点还不是特别清楚。我们发现紫草素可以抑制TrxR而诱导活性氧介导的HL-60细胞凋亡。 紫草素主要靶向TrxR中的Sec而抑制其生理活性,同时经紫草素修饰的TrxR可以直接氧化NADPH而诱发ROS的产生,打破细胞内氧化还原态的平衡。进一步研究发现,过量表达细胞内的TrxR能够降低紫草素的细胞毒活性,而降低细胞内TrxR则可以增加细胞对紫草素的敏感性。 我们的研究揭示了紫草素抗肿瘤作用的新机制,即可以通过作用于TrxR而诱导肿瘤细胞发生氧化应激介导的凋亡,这将为紫草素发展成可能的抗肿瘤药物提供理论依据。4.小白菊内酯是来自于传统抗炎植物小白菊的主要活性成分,属于倍半萜内酯类化合物。 该化合物含有一个α-亚甲基-γ-内酯环和一个环氧基团,使得其容易与蛋白的巯基发生迈克尔加成反应。体外实验证明,小白菊内酯显示强的TrxR抑制活性,通过抑伟TrxR而诱导HeLa细胞凋亡,而且降低细胞内TrxR能增加细胞对小白菊内酯的敏感性。 这说明小白菊内酯抑制肿瘤细胞生长与其抑制TrxR活性直接相关。所以小白菊内酯对HeLa细胞内TrxR的抑制可以认为是其抗肿瘤效果的一种新机制。
硫氧还蛋白与癌症：硫氧还蛋白在肿瘤氧化中的作用 摘要 硫氧还蛋白是一种小型氧化还原调节蛋白,在维持细胞氧化还原体内平衡和细胞存活扮演重要的角色，并且在许多癌症细胞中高度表达。肿瘤环境通常处在有氧应激或缺氧性应激中，两种应激条件下硫氧还蛋白表达都会上调。这些环境存在于肿瘤组织中是因为它们的异常血管网络导致不稳定的氧交换。因此,人类肿瘤的氧化作用模式很复杂,导致缺氧/ 再氧化循环。在致癌机制中,肿瘤细胞在应激细胞死亡中通常变得更加耐缺氧或氧化，大多数关于肿瘤氧化的研究都集中在这两种肿瘤细胞环境。然而,最近的研究表明,低氧循环的发生对肿瘤细胞生理活动的作用比单独的氧化应激或缺氧应激的作用大的多。已经知道硫氧还蛋白在这些细胞反应中扮有重要角色，一些研究也表明硫氧还蛋白是癌症研究进展中的突出贡献者。然而,仅有很少有研究调查在癌细胞中硫氧还蛋白在缺氧和缺氧循环响应条件下的调节。本文着重论述了硫氧还蛋白在各种类型的肿瘤氧化中的作用。 关键词：硫氧还蛋白;肿瘤;缺氧;氧化应激;预处理;缺氧循环 一、引文 氧化应激和缺氧应激的微环境都普遍存在于肿瘤。这些区域往往会产生高水平的抗氧化剂, 特别是硫氧还蛋白 (Trx)系统的成员,越来越多的证据表明,Trx系统在肿瘤的扩增和转移中发挥着重要的作用。本文将重点关注Trx系统在不同氧化水平的肿瘤组织中的参与和调节。 二、氧内稳态 氧体内平衡对好氧生物机体是非常重要的。然而, 在一个细胞中这种平衡会被氧气含量的升高或降低打破。因此,在控制细胞体内平衡中氧气对环境适应性是至关重要的。细胞利用不同的机制来适应升高或降低的细胞含氧量。 有氧生物不断通过几个氧化系统代谢氧气,例如NADPH氧化酶类,黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶系统,线粒体呼吸链等。然而,在许多情况下, 氧失去一个电子形成大量的高度活性分子通常称为活性氧(ROS)。ROS包括自由基与未配对电子,比如超氧阴离子自由基、羟基自由基和氧化剂如过氧化氢(H2O2),所有的这些本质上是不稳定的,通常是高活性的。甚至在正常生理条件下细胞内也会产生活性氧分子。 ROS通过参与细胞信号转导和细胞的氧化还原调节扮演一些有益的角色。例如,过氧化氢和过氧化阴离子是活性转录因子的氧化还原调节者,在细胞内信号转导中一些细胞因子和生长因子、荷尔蒙和神经递质采用ROS作为二级信使。另一方面,ROS也可以在细胞造成重大的伤害,比如破坏DNA,脂类物质的氧化，氧化蛋白质中氨基酸分子。为保卫自身,细胞利用几个不同的抗氧化系统。抗氧化剂分子通过阻止或减少ROS氧化目标的氧化抵消ROS过度产生。因此,在正常生理条件下,有氧呼吸细胞的氧化还原(氧化还原)平衡是由ROS和抗氧化剂控调控的。
第七章氧化还原滴定法 1.条件电位和标准电位有什么不同？影响电位的外界因素有哪些？ 2．是否平衡常数大的氧化还原反应就能应用于氧化还原中？为什么？ 3.影响氧化还原反应速率的主要因素有哪些？ 4.常用氧化还原滴定法有哪几类？这些方法的基本反应是什么？ 5.应用于氧化还原滴定法的反应具备什么条件？ 6.化学计量点在滴定曲线上的位置与氧化剂和还原剂的电子转移数有什么关系？ 7.试比较酸碱滴定、络合滴定和氧化还原滴定的滴定曲线，说明它们共性和特性。 8.氧化还原滴定中的指示剂分为几类？各自如何指示滴定终点？ 9.氧化还原指示剂的变色原理和选择与酸碱指示剂有何异同？ 10.在进行氧化还原滴定之前，为什么要进行预氧化或预还原的处理？预处理时对所用的预氧化剂或还原剂有哪些要求？ 11.碘量法的主要误差来源有哪些？为什么碘量法不适宜在高酸度或高碱度介质中进行？ 12.比较用KMnO4’K2Cr2O7和Ce(SO4)2作滴定剂的优缺点。 13.设计一个分别测定混合溶液中AsO33-和AsO43-的分析方案（原理、简单步骤和计算公式）。 14.在Cl-、Br-和I-三种离子的混合物溶液中，欲将I-氧化为I2，而又不使Br-和Cl-氧化在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中应选择哪一种？ 15.计算在1mol/LHCl溶液中，当[Cl-]=1.0mol/L时，Ag+/Ag电对的条件电位。 16.计算在 1.5mol/LHCl介质中，当c Cr(VI)=0.10mol/L,c Cr(III)=0.020mol/L时Cr2O72-/Cr3+电对的电极电位。 17.计算pH=10.0,[NH4+]+[NH3]=0.20mol/L时Zn2+/Zn电对条件电位。若 C Zn(II)=0.020mol/L,体系的电位是多少？ 18.分别计算[H+]=2.0mol/L和pH=2.00时MnO4-/Mn2+电对的条件电位。 19.用碘量法测定铬铁矿中铬的含量时，试液中共存的Fe3+有干扰。此时若溶液的pH=2.0，Fe(III)的浓度为0.10mol/L, Fe(Ⅱ)的浓度为1.0×10-5mol/L，加入EDTA 并使其过量的浓度为0.10mol/L。问此条件下，Fe3+的干扰能否被消除？
硫氧还蛋白还原酶小分子抑制剂的发现及抗肿瘤机制探讨 由硫氧还蛋白还原酶(TrxR)、硫氧还蛋白(Trx)和NADPH组成的硫氧还蛋白系统是维持生物体氧化还原平衡和基于氧化还原信号通路调节的关键抗氧化系统。越来越多的证据表明硫氧还蛋白系统与人类许多疾病密切相关。 哺乳动物TrxR蛋白主要以细胞质TrxR1和线粒体TrxR2两种形式存在,它是含有硒代半胱氨酸(Sec)残基的硒黄素酶。TrxRs催化电子从NADPH转移到Trxs 的活性位点进而还原Trxs,而还原态Trxs与下游靶点的相互作用对多种基于氧化还原的细胞内反应进行调控,包括细胞增殖、分化和死亡。 恶性肿瘤细胞的硫氧还蛋白水平通常高于正常细胞,靶向Trx/TrxR系统被认为是阻止肿瘤发展和转移的有效方法。因此,近年来人们一直致力于开发针对TrxR的小分子作为癌症的潜在治疗剂。 虚拟筛选是应用计算机方法从化学数据库中选择目标化合物的策略,其被广泛应用于从百万数量级的类药分子数据库中挑选出潜在的活性候选化合物,相比较于传统的筛选流程可以显著降低研发成本和时间。而基于结构的虚拟筛选(Structure-Based Virtual Screening,SBVS)适用于受体结构已知的情况,首先化合物与前期选择的目标结合位点进行对接,通过对结合模式进行预测,SBVS将对接分子进行排序,排序将作为选择潜在分子的标准,或者与其他评价方法综合使用,然后对所选择的化合物进行实验评价,进而确定它们对分子靶标的生物活性。 本论文运用SBVS策略成功地从天然产物数据库的数十万个分子中发现了新的TrxR抑制剂,该研究充分证明了虚拟筛选策略的高效性和选择性。我们对打分靠前的15个化合物进行了毒活和酶抑制活性测试,测试结果显示化合物6、7、
第7章氧化还原酶（1）（3学时） 主要内容： 一、过氧化物酶 二、多酚氧化酶 一、过氧化物酶（POD peroxidase） ?过氧化物酶是存在于各种动物、植物和微生物体内的一类氧化酶。催化由过氧化氢参与的各种还原剂的氧化反应。 ?过氧化物酶是由单一肽链与一个铁卟啉辅基结合构成的血红蛋白。多数植物过氧化物酶与碳水化合物结合成为糖基化蛋白。糖蛋白有避免蛋白酶降解和稳定蛋白构象的作用。 1过氧化物酶作用方式及分布 ?1.1过氧化物酶作用方式 过氧化物酶（供体：过氧化氢氧化还原酶）催化过氧化氢分解时，同时有氢供体参加。 H2O2+ AH22H2O+A ?1.2过氧化物酶分类 （1 ）含铁过氧化物酶 ①正铁血红素过氧化物酶：含有正铁血红素Ⅲ（羟高铁血红素）为辅基，存在于高等植物、动物和微生物中。 ②绿过氧化物酶：绿过氧化物酶的辅基也含有一个铁原卟啉基团，这类酶存在于动物器官和乳中（乳过氧化氢酶）。 （2 ）黄蛋白过氧化物酶：含有黄素腺嘌呤二核苷酸作为辅基，这类酶存在于微生物和动物组织中。 ?1.３分布： 过氧化氢酶在植物细胞中以两种形式存在：。 ①以可溶形式存在于细胞浆中 ②以结合形式在细胞中与细胞壁或细胞器相结合 辣根是过氧化氢酶最重要的一个来源。辣根中20%的过氧化氢酶（POD）与细胞壁结合，用2mol/L NaCl(高离子强度)才能提取出来。辣根中过氧化物酶活力为569,000单位/g组织（蘑菇仅240单位/g组织）。 2 过氧化物酶在食品加工中的应用 （1）过氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指标：如苹果气调贮藏中，过氧化物酶出现两个峰值，一个在呼吸转折（成熟），一个在衰老开始。 （2）过氧化物酶的活力与果蔬产品，特别是非酸性蔬菜在保藏期间形成的不良风味有关。（3）过氧化氢酶属于最耐热的酶类，在果蔬加工中常被当作热处理是否充分的指标。POD的测定方法： 方法：将已热处理的原料中抽取样品，横切，随即放入愈创木酚或联苯胺溶液中，然后取出，在切面上滴0.3%H2O2，数分钟后，用愈创木酚处理的样品变为褐色，联苯胺变为深蓝色，说明过氧化氢酶未被破坏，热处理时间不够，如果均不变色，则表示热处理效果良好。3过氧化物酶最适pH和最适温度
货号：QS1110 规格：50管/48样硫氧还蛋白氧化还原酶（thioredoxin reductase, TrxR） 活性测定试剂盒说明书 可见分光光度法 注意：正式测定之前选择2-3个预期差异大的样本做预测定。 测定意义： TrxR是一种NADPH依赖的包含FAD结构域的二聚体硒酶，属于吡啶核苷酸-二硫化物氧化还原酶家族成员，与硫氧还蛋白以及NADPH共同构成了硫氧还蛋白系统。TrxR与GR活性类似，催化GSSG还原生成GSH，是谷胱甘肽氧化还原循环关键酶之一。 测定原理： TrxR催化NADPH还原DTNB生成TNB和NADP+，TNB在412 nm有特征吸收峰，通过测定412nm 波长处TNB的增加速率，即可计算TrxR活性。 自备实验用品及仪器： 可见分光光度计、低温离心机、可调节移液器、1mL玻璃比色皿和蒸馏水。 试剂组成和配制： 试剂一：液体90mL×1瓶，4℃保存。 试剂二：液体5mL×1瓶，4℃避光保存。 试剂三：粉剂×1瓶，4℃保存。临用前加入5 mL蒸馏水溶解。 粗酶液提取： 1.组织：按照组织质量（g）：试剂一体积(mL)为1：5~10的比例（建议称取约0.1g组织，加 入1mL试剂一）进行冰浴匀浆。8000g，4℃离心10min，取上清置冰上待测。 2.细菌、真菌：按照细胞数量（104个）：试剂一体积（mL）为500~1000：1的比例（建议500 万细胞加入1mL试剂一），冰浴超声波破碎细胞（功率300w，超声3秒，间隔7秒，总时间3min）；然后8000g，4℃，离心10min，取上清置于冰上待测。 3. 血清等液体：直接测定。 TrxR测定操作： 1. 分光光度计预热30 min，调节波长到412nm，用蒸馏水调零。 2. 试剂一在25℃（一般物种）或者37℃（哺乳动物）预热30min。 3. 测定管：取1mL玻璃比色皿，加入100μL试剂二，100μL试剂三，700μL试剂一，100μL 上清液，迅速混匀后于412 nm测定10 s和310 s吸光度，记为A3和A4。△A测定管=A2-A1。 TrxR活性计算公式： (1). 按蛋白浓度计算 活性单位定义：在25℃或者37℃中，每毫克蛋白每分钟催化1nmol DTNB还原为1个酶活单位。TrxR（nmol/min /mg prot）=△A测定管÷ε÷d×V反总÷(Cpr×V样)÷T = 147×△A测定管÷Cpr (2). 按样本质量计算 活性单位定义：在25℃或者37℃中，每克样本每分钟催化1nmol DTNB还原为1个酶活单位。TrxR（nmol/min /g鲜重）=△A测定管÷ε÷d×V反总÷(W×V样÷V样总)÷T 第1页，共2页
第七章 氧化还原滴定法 【学习目标】 1. 掌握：碘量法、亚硝酸钠法的滴定原理及操作方法；相关滴定液的配制与标定方法；滴定终点的确定方法及条件控制。 2. 熟悉：氧化还原滴定法的原理；氧化还原滴定法中指示剂类别及变色原理。 3. 了解：氧化还原滴定法的种类与特点。 第一节 概述 氧化还原滴定法（oxidation-reduction titration ）是以氧化还原反应为基础的滴定分析法。该法广泛应用于氧化还原性物质和非氧化还原性物质的测定。 一、氧化还原平衡 （一）电极电位 物质氧化还原能力的大小，可以用电极电位来衡量。电极电位越高，则电对中氧化型的氧化能力就越强，而还原型的还原能力就越弱；反之情况相反。氧化还原电对的电极电位越高，其氧化型的氧化能力就越强；反之电对的电极电位越低，其还原型的还原能力就越弱。 标准电极电位是指标准状况（25℃；氧化态和还原态的活度为1mol/L ；分压等于100kPa ）下的电极电位，标准电极电位为一常数。 条件电极电位是指在一定的介质条件下，氧化态和还原态的总浓度均为 1mol/L 时的电极电位。它在一定条件下为一常数。 任意情况下的电极电位为变量，可通过能斯特方程式求得： Ox （氧化态） + ne Red （还原态） d Ox d Ox d Ox c c n R e Re /Re /lg 059.0+ =θ ?? 25℃ （7-1） 条件电极电位反映了离子强度和各种副反应影响的总结果，是氧化还原电对在客观条件下的实际氧化还原能力的真实反映。在进行氧化还原平衡计算时，应采用与给定介质条件相同的条件电极电位．对于没有相应条件电极电位的氧化还原电对，则采用标准电极电位。 （二）氧化还原反应速度 影响氧化还原反应速度的因素除了反应物本身的性质外，还包括以下几方面： 1. 反应物浓度 一般来说，增加反应物的浓度就能加快反应的速度。 2. 催化剂 催化剂的使用是提高反应速度的有效方法。如，MnO 4-与C 2O 42-的反应速度慢，但若加入Mn 2+能催化反应迅速进行。如果不加入Mn 2+，而利用MnO 4-与C 2O 42-发生作
硫氧还蛋白还原酶（thioredoxin reductase，TrxR）是二聚体黄素酶，属于吡啶核苷酸二硫化物还原酶家族的一员，广泛表达于从原核生物到人类的各级有机体细胞中[1]，因分布区域不同，三种同工酶分别命名为硫氧还蛋白R1（TrxR1）（细胞质型）、TrxR2（线粒体型）和一个主要在睾丸中表达的同工酶TrxR3（又名TGR）[2]。TrxR2具有额外的N末端单侧的谷氧还蛋白区域，它是催化氧化型谷胱甘肽（GSH）还原的结构基础，因此TrxR3又被命名为硫氧还蛋白和谷胱甘肽还原酶。胞质型TrxR1发现最早，分布也较广泛，是目前研究得最多的一种同工酶。TrxR以Trx为底物和还原型烟酰胺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）提供还原反应的还原当量，它们共同构成的氧化还原调控系统，叫做硫氧还蛋白系统。硫氧还蛋白系统在生物体内发挥着广泛的重要生理功能。现对硫氧还蛋白还原酶的生理学功能作一综述。 1TrxR的生理学功能 1.1调控氧化还原平衡线粒体有氧呼吸等生理过程产生的O2-通过超氧化物歧化酶（SOD）催化或者自发性地快速歧化反应产生大量过氧化氢（H2O2）。线粒体呼吸作用的底物和胞质溶胶磷酸戊糖循环还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）为NADPH，然后轮流地输送还原当量至Trx和GSH系统。在线粒体中，结合在膜上的转氢酶把电子从NADH转移到NADP+。巯基/二硫化物氧化还原系统最终转运电子至H2O2，H2O2被还原成水。任一途径的抑制显著增加胞内H2O2的浓度。过氧化物酶[peroxidases/per-oxiredoxins（Prxs）]系统（是细胞抵抗H2O2和过氧化亚硝酸盐降解酶的大家族）与谷胱甘肽过氧化物（glutathione peroxidase，GPxs）系统是胞质内维持机体的过氧化物稳定状态水平的关键酶类，其中Prxs在反应中被氧化后需要通过TrxR的还原而再生，而TrxR 也可以作为血液型谷胱甘肽过氧化物酶的有效电子传递体还原血液中的GPxS[3]。因此，TrxR表达和活性的改变是细胞氧化还原平衡维持的一个重要决定因素。 有研究证明了TrxR和它催化的Trx在抵御氧化应激过程中的作用。通过测定胞内活性氧簇（ROS）发现类风湿性关节炎（RA）滑膜细胞中氧化应激增加，同时发现RA滑膜细胞TrxR1蛋白上调，进一步分析显示，细胞通过上调TrxR1而抑制了过氧化氢和RA滑膜细胞凋亡，从而保护细胞抵御氧化应激[4]。Trx还能保护内皮细胞和肾脏的缺血再灌注损伤。重组人Trx可拮抗H2O2对细胞的损伤，过表达Trx的转基因鼠有保护大脑缺血再灌注损伤作用。蔡成等[5]研究高浓度氧暴露对人肺泡Ⅱ型上皮细胞来源的肺腺癌A549细胞中Trx2的影响，结果发现诱导A549细胞中Trx2mRNA和蛋白水平发生动态变化，这种变化表明Trx 对高氧肺损伤线粒体可能起重要的保护作用[5]。TrxR所在的Trx 系统可再生部分抗氧化物质，包括维生素C和维生素E的还原、硫辛酸、泛醌（辅酶Q10）、蛋氨酸亚砜还原酶、含硒物质等，实现对氧化还原平衡的调控[6-7]。 1.2调控细胞生长和凋亡TrxR活性抑制到低于正常水平会产生对细胞生长的抑制。核苷酸还原酶是在复制细胞或者快速生长的肿瘤细胞中在DNA合成期（S期）特异表达的酶，具有核糖核苷酸向2′-脱氧核糖核苷酸转变的功能并且因此提供了DNA合成和修复的前体。细胞用TrxR抑制剂阿霉素和地丫醌中任何一种化合物处理导致核苷酸还原酶的抑制和细胞生长的抑制[2]。用不同浓度TrxR抑制剂1，2-[1，2-苯并异硒唑-3（2H）-酮]乙烷（BB-SKE）处理人子宫颈癌细胞HeLa、肝癌细胞Bel-7402、胃癌细胞BGC823和人口腔表皮样癌（KB）细胞，各处理组细胞生长抑制率显著高于对照组，TrxR活性和细胞活性呈线性关系（r≥0.989），凋亡相关蛋白Bcl-2（抗凋亡）/Bax（促凋亡）比值降低，促进了细胞凋亡[8]。此外，Sroka等[9]用有机锡化合物二苯基锡（DPhT）处理人胚肾细胞（HEK-293），发现抑制了细胞间隙连接通讯（GJIC），细胞生长受到抑制；在过表达TrxR1的HEK-TrxR15细胞中，该效应被逆转。 很多影响细胞分裂的基因可被各种应激因素调节，其中受氧化还原调节的基因和转录因子尤其普遍，这些转录因子大多含有巯基基团，其中部分由TrxR/Trx系统调节，较重要的有肿瘤蛋白P53、NF-κB、AP-1、糖皮质激素受体和雌激素受体，其活性都是巯基依赖性的，均参与细胞增殖和凋亡的调节。在这些生理过程中，TrxR对Trx还原活性的维持是Trx功能行使的保证，也是这些受控蛋白免于应激情况下的保护作用所必需的。 1.3调控早期胚胎发育Marcus等采用缺失线粒体TrxR2的小鼠突变体产生的胚胎。结果显示，TrxR2-/-胚胎更小并且极度贫血并且显示肝脏中凋亡增加；体外培养的造血菌落与对照组相比急剧减小。TrxR2-/-的胚胎成纤维细胞对内源氧自由基高度易感，当GSH合成被抑制时，除了造血功能的缺陷外，TrxR2-/-胚胎的心室壁更薄并且心肌增殖降低。这些胚胎在13d出现了死亡。表明TrxR2在造血（红细胞生成）和心脏功能方面起着至关重要的作用。也有研究显示Trx2基因突变后将会引起脑部先天畸形和早 硫氧还蛋白还原酶的生理学功能研究进展 周润梅（重庆医科大学附属第二医院，重庆400010） 【关键词】硫氧还蛋白二硫化物还原酶；硫氧还蛋白质类/生物合成；过氧化物酶；氧化还原文章编号：1009-5519（2012）16-2487-02中图法分类号：R341文献标识码：A
第七章氧化还原反应电化学基础 一、教学基本要求 1、掌握氧化值，氧化，还原，氧化还原反应，原电池，标准电极电势，标准氢电极，甘汞电极，元素电势图等基本概念。 2、掌握氧化—还原方程式的配平方法。 3、熟练掌握能斯特方程的相关计算，能运用其讨论离子浓度对电极电势的影响。 4、熟练掌握电极电势的应用。 5、掌握元素电势图及其应用。 二、内容要点 本章以原电池作为讨论氧化还原反应的物理模型，重点讨论标准电极电势的概念以及影响电极电势的因素。同时将氧化还原反应与原电池电动势联系起来，判断反应进行的方向和限度。 (一)、氧化还原反应的基本概念。 氧化还原反应是一类有电子转移（或得失）的反应。 1、氧化值 （1）氧化值是某元素的一个原子的荷电数。该荷电数是假定把每一化学键的电子指定给电负性更大的原子而求得的。在化合物分子中，氧化值是元素的电荷数或形式电荷数。 （2）氧化值的确定规则： A 在单质中，元素的氧化值为零。
B 在单原子离子中，等于离子所带的电荷数。 C 大多数化合物中，氢的氧化值为+1：只有在金属氢化物（NaOH,CaH 2 ）中，氢的氧化值为—1。 D 通常，氧的氧化值为—2，但是在H 2O 2 ,NaO 2 ,BaO 2 等过氧化物中，其氧化值为— 1，在氧的氟化物中，如OF 2和O 2 F 2 中，氧的氧化值分别为+2，+1。 E 所有氟化物中，氟的氧化值为—1。 F 碱金属和碱土金属在化合物中的氧化值为+1和+2。 G 在中性分子中，各元素氧化值的代数和为零。在多原子离子中，各元素氧化值的代数和等于离子所带电荷数。 2.还原剂和氧化剂： 在氧化还原反应中，失电子的物质是还原剂，即电子给予体。其本身被氧化，其元素氧化值升高；得电子的物质是氧化剂，即电子接受体，其本身被还原，其元素氧化值降低。 3.电对： 氧化还原反应是由还原剂被氧化和氧化剂被还原这两个“半反应”组成。在“半反应”中同一元素高氧化值的物种被称为氧化型，低氧化值的物种被称为还原型，氧化型与还原型组成“电对”，“电对”与“半反应”是相互对应的。 4.氧化还原反应方程式的配平。 配平原则 ①方程式两边各种元素的原子总数必须各自相等，各物种的电荷数之代数和必须相等。 ②反应中氧化剂和还原剂的得失电子数相等。