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超氧化物歧化酶(SOD)简述YB 2012级生物技术摘要：超氧化物歧化酶首先由Mann和Keilin从牛红细胞中分离提取出,是生物体内一种重要的抗氧化酶,由于其具有清除生物体内超氧阴离子自由基的作用,而引起广大学者的关注。
本文概述了SOD的分类、结构、理化性质及研究进展,并对其应用前景进行了展望。
关键词：超氧化物歧化酶;SOD;理化性质生物体内低浓度超氧阴离子自由基(O-2)是维持生命活动所必需的,其浓度过高时,可引起机体组织细胞氧化损伤,导致机体发生疾病,甚至死亡。
超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,简称SOD)是清除生物体内超氧阴离子自由基的一种重要抗氧化酶,具有抗衰老、抗癌、防白内障等作用[1],因而受到全世界学术界广泛关注,使之成为涉及分子生物学、微生物学、医学等学科领域及医药、化工、食品等生产行业的一个热门研究课题[2]。
1.SOD的分类SOD广泛存在于动、植物及微生物中[1]。
根据其结合金属种类不同,可分为三类:第一类为Cu·Zn-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;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;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[2]。
2.SOD的结构1975年Richardson得到了Cu•Zn-SOD的三维结构[5],发现它是由2个基本相似的亚基组成的二聚体,且每个亚基含有1个铜原子和1个锌原子。
2个相同亚基之间通过非共价键的疏水相互作用而缔合,类似于圆筒的端面。
Cu•Zn-SOD的单个亚基活性中心结构见图1。
从图中可知Cu与4个来自组氨酸残基(His44,46,61,118)的咪唑氮配位呈现1个三角双锥畸变的四方锥构型,Zn则与3个来自组氨酸残基(His61,69,78)的咪唑氮和1个天门冬氨酸残基(Asp81)的羧基氧配位,呈畸变的四面体构型。
一、超氧化歧化酶(SOD)简介超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase, EC1.15.1.1, SOD）是1938年Marn等人首次从牛红血球中分离得到超氧化物歧化酶开始算起，人们对SOD的研究己有七十多年的历史。
1969年McCord等重新发现这种蛋白，并且发现了它们的生物活性，弄清了它催化过氧阴离子发生歧化反应的性质，所以正式将其命名为超氧化物歧化酶。
超氧化物歧化酶Orgotein (Superoxide Dismutase, SOD)，别名肝蛋白、奥谷蛋白，简称：SOD。
SOD是一种源于生命体的活性物质，是一种新型酶制剂。
能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质。
对人体不断地补充SOD具有抗衰老的特殊效果。
它在生物界的分布极广，几乎从动物到植物，甚至从人到单细胞生物，都有它的存在。
SOD被视为生命科技中最具神奇魔力的酶、人体内的垃圾清道夫。
SOD是氧自由基的自然天敌，是机体内氧自由基的头号杀手，是生命健康之本。
全球118位科学家发表联合声明：自由基是百病之源，SOD是健康之本。
体内的SOD活性越高，寿命就越长。
二、超氧化物歧化酶（SOD）的化学修饰1、SOD修饰的原因超氧化物歧化酶（SOD）广泛存在于自然界一切生物体内，通过催化超氧阴离子自由基发生歧化反应，减轻或消除•O-2对机体的氧化或过氧化损害。
研究表明，机体的衰老、病变及辐射伤害都与自由基的形成和损伤有关，故SOD的应用有抗衰老、抗辐射、抗炎症、抗自身免疫性疾病、抑制肿瘤和癌症的功能。
研究还表明，SOD与胃病、帕金森综合症、老年痴呆症、心血管疾病等有着密切关系。
目前，在医药、食品、保健品、化妆品、美容等行业也已开始使用SOD。
SOD 具有许多独特的生物学特性和生理学功能，但天然的SOD稳定性较差，分子量较大，半衰期短，细胞膜通透性差，且多来源于异源性，具免疫原性，而限制了其在相关领域的应用。
2、SOD修饰改造的方法目前国内外已有很多的研究，化学修饰、基因重组、SOD模拟化合物,而以下则重点介绍的为化学修饰法.化学修饰大部分酶分子中可供修饰的功能基团主要是氨基、巯基、胍基、咪唑基、酚基、羟基和吲哚基等，SOD的修饰目前主要限于Cu，Zn SOD的氨基和胍基。
一、超氧化物歧化酶( SOD)概述:超氧化物歧化酶( Superoxide dismutase, SOD)是一种广泛存在于生物体内,能清除生物体内的超氧阴离子自由基(O-2 ) ,维持机体中自由基产生和清除动态平衡的一种金属酶。
具有保护生物体,防止衰老和治疗疾病等作用。
1938年, keilin从牛血中分离出一种含Cu的血铜蛋白。
1969年Mccwrd及Fridovich发现血铜蛋白、肝铜蛋白、脑铜蛋白均有O2- 歧化活性,因此,将该酶命名为超氧化物歧化酶。
此后,对超氧化物歧化酶的研究逐步深入。
超氧化物歧化酶广泛存在于生物体中,是属于结合酶类。
目前已发现SOD的三种同工酶,其特征见表一。
表一三种SOD的特征种类颜色分子量分子构象亚基数分布Cu. /Zn. SOD 蓝绿色32000 β- 折叠2 真核细胞Mn. SOD 粉红色80000 α- 螺旋4 真核细胞、原核细胞Fe. SOD 黄色40000 α- 螺旋2 原核细胞超氧阴离子自由基(O2- )是机体不同反应产生的重要的自由基,对机体有害,会导致机体的衰老。
超氧化物歧化酶是机体内天然的自由基清除剂,催化超氧阴离子自由基(O2- )发生歧化反应,清除的超氧阴离子自由基(O-2 )对机体的作用。
SOD催化O2- 的反应如下:2O -2 + 2H+ SOD H2O2 + O22H2O2 CAT 2H2O + O2 (CAT为过氧化物酶)H2O2 + 2GSH GSHPX GSSG + 2H2O (GSHPX为谷胱甘肽过氧化物酶)二、SOD在医学上的应用1SOD在抗衰老中的作用人体随着年龄的增加,皮肤会变得粗糙、发皱、变黑和形成老年斑,其中老年斑是皮肤衰老的典型现象,即在老年人的面部、手部皮肤上出现黑褐色斑块或斑点。
老年斑主要由黑色素组成,而自由基在黑色素形成、反应和组成中起重要作用。
在有空气存在时,光照黑色素可使其耗氧增加,产生O-2 和羟自由基。
超氧化物歧化酶概述第一节超氧化物歧化酶简介超氧化物歧化酶（SOD），是英文Superoxide Dismutase的缩写，是体内对抗自由基的第一道防线。
当我们身体吸入氧气进行新陈代谢，就会产生超氧阴离子自由基，若不予以消除，会在体内产生连锁反应，破坏我们的细胞，是人体老化及疾病的元凶。
正常情况下，体内自由基的产生和清除处于动态平衡。
机体在自由基清除不足和抗氧化能力下降的情况下，生物膜的氧化作用增强，体内氧化物增多。
而SOD对清除体内致病因子－超氧自由基有特效。
SOD复合酶是唯一能清除细胞中自由基的酶，自由基是带有不成对电子、原子或离子，其化学性质活泼，有极高的氧化性能，以夺取核酸、氨基酸等生物分子的电子，使这些物质性质演化成毒性更强的羟自由基，可导致机体的多种疾病。
研究表明，机体的衰老、病变及辐射伤害都同自由基的形式有关，故SOD有抗衰老、抗辐射、消炎、抑制肿瘤和癌症的功能。
研究还表明，SOD对胃病、气管炎、皮肤病、烧伤、脚气等都有独特疗效，对醒酒、亢奋精神、抗疲劳、恢复体力、减肥也有很好的效果，目前在化妆品、食品、保健品、医药、酒类、饮料等行业也已开始使用SOD，其发展前景十分广阔。
SOD对放疗、化疗患者白细胞有明显的保护作用，SOD能够十分有效地维持白细胞的数量，从而可以加速治疗进程。
SOD不同于其他细胞因子（如CSF类），后者不能在化疗中配合使用。
由于体内的SOD随着年龄的增加而渐减，再加上环境的恶化，大量的自由基超过身体所能应付的程度，健康就会亮起红灯，皮肤会变得粗糙、松驰、满是斑点，人就显得没有元气，因此借助外来的补充是必需的。
当今，以SOD为主要成份的产品风靡世界，引发了美容化妆品的革命，国外许多饮料、糖果、糕点都添加SOD。
人们为求永葆青春、健美、延年益寿，非常乐于使用昂贵的SOD针剂。
1．1．1 人体抗衰老物质SOD的发现1938年，英国Mann等人首次从小牛血液中分离出一种含铜的蓝绿色蛋白质。
超氧化物歧化酶（SOD）超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase）简称SOD，是一种广泛存在于自然界的生物酶，按所含金属种类不同可分为铜锌SOD、锰SOD和铁SOD三种。
现在市场上出售的SOD大多都从血液中提取，属铜锌SOD（Cu，Zn-SOD）。
Cu，Zn-SOD 分子由两个亚基组成，每个亚基含有一个铜离子和一个锌离子，分子量在32000左右。
SOD是一种生物酶，其化学本质是蛋白质，国内外对其毒性进行了广泛的研究。
实验表明，它对人体无毒副作用，是一种纯天然的生物活性物质。
SOD的抗氧化作用1969年发现SOD 能催化清除超氧阴离子自由基的反应。
自由基是具有不配对价电子的原子或原子团, 分子或离子构成。
在正常生理状况下, 生物体内不断地产生自由基, 自由基的产生与清除处于平衡状态。
但在某些病理情况下, 自由基产生量多时, 就会对DNA、蛋白质和脂类等生物大分子造成损伤, 导致机体疾病的产生。
由于自由基具有高度的化学活性, 是人体生命活动中多种生化反应的中间代谢产物, 自由基攻击生物大分子导致组织损伤是许多疾病发生发展的根源。
因而SOD在防御生物体免受超氧阴离子自由基损伤, 抗辐射, 抗肿瘤及延缓机体衰老等方面具有重要的作用。
1、清除机体代谢过程中产生过量的超氧阴离子自由基延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象, 即延缓皮肤衰老和脂褐素沉淀的出现。
衰老自由基学说认为衰老是来自机体正常代谢过程中所产生的自由基随机附带破坏性的作用结果, 自由基引起机体衰老的主要机制可概括为以下三方面。
（1）减少生物大分子的交联聚合和脂褐素的堆积；（2）减缓器官组织细胞的损伤与减少；（3）防止免疫能力的降低。
2、提高人体对自由基损伤而诱发疾病的抵抗力自由基损伤而诱发疾病的抵抗力主要包括肿瘤、炎症、肺气肿、白内障和自身免疫疾病等当SOD作为功能性食品基料加入食品中时, 可有效抑制许多疾病的发生、发展, 对人体健康有极大作用。
一、超氧化歧化酶(SOD)简介超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase, EC1.15.1.1, SOD）是1938年Marn等人首次从牛红血球中分离得到超氧化物歧化酶开始算起，人们对SOD的研究己有七十多年的历史。
1969年McCord等重新发现这种蛋白，并且发现了它们的生物活性，弄清了它催化过氧阴离子发生歧化反应的性质，所以正式将其命名为超氧化物歧化酶。
超氧化物歧化酶Orgotein (Superoxide Dismutase, SOD)，别名肝蛋白、奥谷蛋白，简称：SOD。
SOD是一种源于生命体的活性物质，是一种新型酶制剂。
能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质。
对人体不断地补充SOD具有抗衰老的特殊效果。
它在生物界的分布极广，几乎从动物到植物，甚至从人到单细胞生物，都有它的存在。
SOD被视为生命科技中最具神奇魔力的酶、人体内的垃圾清道夫。
SOD是氧自由基的自然天敌，是机体内氧自由基的头号杀手，是生命健康之本。
全球118位科学家发表联合声明：自由基是百病之源，SOD是健康之本。
体内的SOD活性越高，寿命就越长。
二、超氧化物歧化酶（SOD）的化学修饰1、SOD修饰的原因超氧化物歧化酶（SOD）广泛存在于自然界一切生物体内，通过催化超氧阴离子自由基发生歧化反应，减轻或消除•O-2对机体的氧化或过氧化损害。
研究表明，机体的衰老、病变及辐射伤害都与自由基的形成和损伤有关，故SOD的应用有抗衰老、抗辐射、抗炎症、抗自身免疫性疾病、抑制肿瘤和癌症的功能。
研究还表明，SOD与胃病、帕金森综合症、老年痴呆症、心血管疾病等有着密切关系。
目前，在医药、食品、保健品、化妆品、美容等行业也已开始使用SOD。
SOD 具有许多独特的生物学特性和生理学功能，但天然的SOD稳定性较差，分子量较大，半衰期短，细胞膜通透性差，且多来源于异源性，具免疫原性，而限制了其在相关领域的应用。
2、SOD修饰改造的方法目前国内外已有很多的研究，化学修饰、基因重组、SOD模拟化合物,而以下则重点介绍的为化学修饰法.化学修饰大部分酶分子中可供修饰的功能基团主要是氨基、巯基、胍基、咪唑基、酚基、羟基和吲哚基等，SOD的修饰目前主要限于Cu，Zn SOD的氨基和胍基。
超氧化物歧化酶
超氧化物歧化酶广泛存在于动物、植物、微生物体内，它能够专一性地清除生物氧化过程中产生的超氧化物自由基，是生物抗氧化系统的重要酶类之一。
1、作为药用酶、保健食品：
人的机体内由于各种原因而产生的过量的自由基、特别是超氧阴离子自由基
(O2-．)，它对人体内的多种疾病都有关系。
如炎症、放射性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤以及衰老等，所以SOD对治疗自身免疫性疾病如红斑狼疮、风湿类风湿关节炎、肺气肿、心脑血管疾病、延缓衰老等方面都有明显的效果。
通过适当的途径对人体补充适量的SOD对延缓衰老能达到很满足的效果。
现在美国等国为延缓衰老广泛掀起了注射SOD的狂潮，而SOD的售价甚至超过黄金的价格(美国FDA于1998年批准使用SOD)。
作为药用酶在美国、德国、澳大利亚等海内已有产品出售，商品名称为oigotal oimie oitocetn pdlOCeirt pdvciFlOm等，在我国也有超氧化物歧化酶注射剂的生产。
我们生产的药用SOD的酶比活在3000u ／mg以上，在一4℃冰柜里可保存二年。
2、作为化妆品的添加剂：
英国人类基因研究委员会的科学家哈里斯博士指出“科学家过去以为衰老过程是由人体的生物中所预设，但根据基因研究所显示，人体衰老主要是人体的保养及修补系统缺陷”。
英国科学家Hacman則认为人体衰老的主要原凶就是自由基(Fvet)。
在正常情况下，自由基由产生到清除，是处于平衡状态。
由于年龄的增长，自由基逐渐增多，它和人体的蛋白质、核酸、免疫细胞相结合，导致器管老化，免疫力下降。
过氧自由基就通过各种渠道，损害机体，如氧自由基能引起脂质过氧化，过氧脂质与蛋白质交联，产生不溶性蛋白质。
这种变化以结缔组织中胶原蛋白最明显，它能导致胶原变粗，长度缩短，使皮肤失去膨胀力，即所渭皱纹。
此外，过氧化脂质在氧化酶的作用下，能分解成丙二醛等并与邻脂酰乙醇胺之交联生成黄色色素，然后再与蛋白质、核酸等物质形成紫褐色质，即所谓老年斑。
其紫褐色质不仅出现在面部，亦出现在体内其他部位。
如心、脑、肝等。
而SOD是超氧自山基的清除剂，因此，通过适当的途径，对机体内不断补充外源SOD，能有效地防止和延缓上述过程的发生。
国内外广泛应用于化妆品，保健食品中。
经临床验证和长期应用表明SOD不仅有抗皱，祛斑祛色素等显著功效外，还有抗炎、防晒、保健，延缓衰老等优良的作用。
有人认为SOD是大分子活性物质，皮肤不能接吸收这一问题；上海第二军医大学曾用1251标记，让SOD作外涂试验，结果表明SOD是能渗透皮肤而进入人休内被吸收的。
3、作为牙膏添加剂：
上海牙膏厂生产的美加净牙膏，经上海牙病中央防治所上海’卜医学院附属医曙光医院和华东医院等的口腔医疗单位的临床观察和实验室医学研究证明，正是SOD对过剩超氧自由基的清除作用，大大增强了吞噬细胞的防卸能力，改善了氧自由基的代谢状况，使之降到生理浓度。
从而保护了口腔内组织细胞的正常，增强对炎症的抑制状得到控制，达到治疗和防备牙：周疾病的目的。
4、作为保健食品的添加剂：
当SOD被证实口服能延缓衰老有效后，世界各国争相开发SOD的口服产品。
SOD
作为食品的添加剂，其效应在两个方面。
其一，是作为抗氧剂。
作为与其他抗氧剂一样，SOD可作为罐头食品、果汁罐头的抗氧剂，防止过氧化酶引起的食品变质及腐烂现象。
其二是作为食品营养的强化剂，由于SOD有延缓衰老的作用，可大大提高食品的营养强度很快能被消费者接受的。
尤其是作为有抗衰老的纯天然的添加剂，已被国外广泛应用。
目前用SOD作为添加剂的有蛋黄酱(mayonnaise)牛奶(milk)可溶性咖啡(soluble coffee)啤酒(beer)口香糖(chewing gum)等。
国内添加SOD的饮品有酸牛奶，SOD果汁饮料、冷饮品有如冰砖、SOD冰淇淋、SOD奶糖、SOD口服液、SOD啤酒等商品供给市场。
SOD目前的市场前景
由于SOD有这样多的使用范围，药用价值较高，用途广泛、开发的前景是很可观的。
SOD广泛存于动物血和植物之中，资源相称丰富。
[SOD小贴士]
SOD放慢衰老的脚步
现代社会生活节奏快、工作压力大、环境污染等因素使日常保健变得十分重要。
生老病死不可抗拒，但却可以延缓。
人类健康的第一道防线-SOD
SOD即超氧化物歧化酶，（Superoxide Dismutase）是人体中不可缺少的具有非凡生物活性的酶，它能分解自由基，是保护健康细胞不受自由基侵害的安全网。
当它与自由基相遇时，就会将自由基变成对人体无害的水分子和氧分子。
进而提高人体的免疫力。
长寿的奥秘
美国闻名生物学家、“SOD之父”费雷德维奇，经过大量的实验得出结论：超氧化物歧化酶（SOD）是人类战胜疾病与衰老的钥匙。
在国际生物学界引起了巨大的震惊，开创了生物化学界的新纪元。
几十年前由美国国立老年医学研究所R．C．克特拉博士、东京大学小野博士等人研究证明：体内SOD总量水平越低寿命越短。
通过对多种动物器官内SOD总量的测定，得出如下结果：
名称平均寿命 SOD含量
人 75 0.95
大猩猩 49 0.52
狐猴 20 0.22
鼹鼠 3 0.05
年龄与SOD的关系
随着年龄的增长，人体SOD含量逐渐降低。
特别是病患者和老年人。
肿瘤患者的体内SOD含量仅为正常人的三分之一；老年人体内SOD总体水平只是中年人的二分之一。
SOD的主要功能及作用原理
可以清除体内过量的自由基，提高人体免疫力，延缓衰老；
有效降低血脂、胆固醇、血压；
抗疲惫，增强肝肾功能；
抗辐射；
对糖尿病有明显的恢复作用；
调节女性生理周期，推迟更年期。
SOD为什么能有效降低血脂、血压？
我国卫生组织宣布的数据显示、城市人口心脑血管疾病死因第一位。
从根本上说，其发病原因就是在心脏的冠状动脉里游离的低密度脂蛋白受到自由基后，吞噬细胞把它误认为是异物而吞噬。
二者结合形成的沉淀物沉积在冠状动脉外，久而久之便堵塞血管。
SOD进入备注中将沉积的自由基清除，使沉淀的脂蛋白重新变成游离状态，血管通畅了疾病自然减轻或痊愈。
SOD对心脑血管病症，预防老年性痴呆有效。
SOD为什么能有效的预防前列腺炎？
SOD在和预防前列腺炎方面有其独特的功效。
SOD具有超强的抗氧化能力和历史学家强的体内活性，它可抑制诸如组胺，5－羟色胺、前列腺素及白三烯等炎症因子的合成和释放。
服用SOD后，能迅速到达前列腺病灶四周，直接穿过前列腺脂膜的屏障作用，直达病灶。
SOD能彻底抑制前列腺素的PGE2的释放，来改善前列腺炎症，激活前列腺增生组织细胞内溶酶体的活性，使增生组织细胞萎缩，从而使前列腺处于真正健康状态，重新发挥其功能，使泌尿、生殖两大系统运转恢复，使其达到排尿正常、性功能康复的目的。
SOD从根本上解决了前列腺患者从心理上还是生理上的痛苦。
SOD为什么是抗衰老的良药？
清除老年机体代谢过程中所产生的过量超氧阴离子自由基。
延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象，如延缓皮肤衰老和脂褐素沉淀的出现。
提高人体对那些由于自由基侵害而诱发疾病的抵挡力，包括肿瘤、肺炎肺气肿、白内障和自身免疫疾病等。
减轻老年恶性肿瘤患者在进行化疗、放射时的疼痛及的副作用，如骨髓损伤或细胞减少等。
SOD为什么对糖尿病有效？
科学家通过对糖尿病人群的检测发现SOD活力下降是糖尿病人的一项重要生化特征。
而且，患者体内自由基含量升高是SOD活力下降的原因，服用SOD后，受自由基操作的胰小岛细胞慢慢的恢复了活力并分裂出新的胰小岛细胞，胰岛素分泌也变得徐徐旺盛起来。
糖尿病自然会得到有效恢复。
SOD为什么对皮肤有效？
在欧美发达国家里，SOD享有“皮肤维生素”、“口服化妆品”等美誉，是颇受各年龄层女士青睐的一种美容护肤保健佳品。
