超氧化物歧化酶SOD1
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耐热sod酶的作用
耐热超氧化物歧化酶(sod)的作用主要体现在以下几个方面:
1. 抗氧化和清除自由基:sod可以催化超氧阴离子自由基歧化生成氧气和过氧化氢,从而起到抗氧化的作用。
同时,它还能清除其他自由基,如羟自由基和过氧化氢等,减少这些自由基对细胞的损伤,有利于细胞的正常代谢和健康。
2. 保护细胞和组织:sod可以防止超氧阴离子自由基的积累,保护细胞和组织的结构和功能,提高机体的免疫力。
3. 抗衰老和延长寿命:sod可以清除自由基,减少细胞损伤,延缓细胞衰老,从而起到抗衰老的作用。
同时,sod的活性可以影响许多生物过程,包括衰老、死亡和寿命的延长。
4. 抗肿瘤和抗炎作用:研究表明,sod可以通过调节肿瘤细胞的生长、侵袭和凋亡等过程来抑制肿瘤的发展。
此外,sod还具有抗炎作用,可以减轻炎症反应和组织损伤。
5. 保护心脑血管健康:sod可以清除自由基,保护血管内皮细胞,降低血脂水平,从而降低心脑血管疾病的发生风险。
6. 抗辐射和抗菌作用:sod可以增强机体的抗辐射能力,减少辐射对细胞的损伤。
此外,sod还具有一定的抗菌作用,可以抑制细菌的生长和繁殖。
总之,耐热超氧化物歧化酶(sod)的作用非常广泛,涉及到抗氧化、抗炎、抗衰老、抗肿瘤、心血管保护等多个领域。
需要注意的是,这些作用的实现需要通过补充足够的sod或者加强机体内的sod
活性来实现。
因此,保持机体内的sod活性对于维护健康非常重要。
一、原理1.超氧化物歧化酶(SOD)超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)是一种能专一地清除超氧离子自由基()的金属酶,它具有抗衰老、抗辐射、抗炎及抗癌等作用因而在医药、化妆品及食品工业等方面有了广泛的应用前景。
SOD是一种酸性蛋白,对热、pH和蛋白酶的水解较一般酶稳定。
按照它所含金属离子的不同,可分为Cu-Zn-SOD(二聚体,蓝绿色)、Mn-SOD(紫红色)和Fe-SOD(黄褐色)三种。
SOD催化下述反应:2+2→+。
机体内的过量和不足均对机体不利,SOD 对过量的的及时清除保证了机体内的含量相对的平衡。
机体内的形成可分为生理性和病理性两方面。
在一些正常生理过程中会形成一些。
例如:呼吸链中电子传递结果可产生一些。
在某些疾病(如氩中毒、辐射病等)过程中会产生大量的。
过量的如不及时清除,会对细胞损伤。
SOD将歧化为和,而过氧化氢(物)酶、谷胱甘肽过氧化酶可催化或氧化氢分解,在机体内形成一套解毒系统,对机体起防护作用。
2.有机溶剂沉淀法分离纯化蛋白质本实验采用有机溶剂沉淀法以新鲜猪血为原料,从中提取SOD并进行分离纯化。
有机溶剂沉淀法的基本原理:①亲水性有机溶剂加入溶液后降低了介质的介电常数,使溶质分子之间的静电引力增加,聚集形成沉淀;②水溶性有机溶剂本身的水合作用降低了自由水的浓度,压缩了亲水溶质分子表面原有水化层的厚度,降低了它的亲水性,导致脱水凝集。
常见的有机溶剂有丙酮和乙醇等。
3.邻苯三酚自氧化法测定酶活力酶活性测定的方法有以下几种方法:邻苯三酚自氧化法、黄嘌呤氧化酶法、NBT光还原法、化学发光法、肾上腺素自氧化法及亚硝酸法等。
本实验SOD酶活性采用邻苯三酚自氧化法测定,酶活性单位定义为:每毫升反应液中,每分钟抑制邻苯三酚自氧化速率达50%的酶量定义为1个酶单位。
邻苯三酚自氧化法的原理:利用邻苯三酚在碱性条件下能迅速自氧化,产生,生成有颜色的中间产物。
反应开始后先变成黄绿色,几分钟后转为黄色,吸光度值与反应时间能在3~4 min内维持线性关系。
简介超氧物歧化酶(Superoxide Dismutase简称SOD)是一种新型酶制剂。
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。
SOD类型:超氧化物歧化酶按其所含金属辅基(活性中心)不同可分为三种,第一种是含铜(Cu)锌(Zn)金属辅基的称(Cu.Zn—SOD),最为常见的一种酶,呈绿色,主要存在于机体细胞浆中;第二种是是含锰(Mn)金属辅基的称(Mn—SOD),呈紫色,存在于真核细胞的线粒体和原核细胞内;第三种是含铁(Fe)金属辅基的称(Fe—SOD),呈黄褐色,存在于原核细胞中。
耐热SOD是国家“十五”、“十一五”863计划重大课题项目(课题编号:2004AA、2007AA),由中国科学院国家重点实验室采用先进技术,历时八年开发出来的新一代SOD酶产品(专利号:ZL7.9)。
SOD是Super Oxide Dismutase 缩写,中文名称超氧化物歧化酶,是生物体内重要的抗氧化酶,广泛分布于各种生物体内,如动物,植物,微生物等。
SOD具有特殊的生理活性,是生物体内清除自由基的首要物质。
SOD在生物体内的水平高低意味着衰老与死亡的直观指标;现已证实,由氧自由基引发的疾病多达60多种。
它可对抗与阻断因氧自由基对细胞造成的损害,并及时修复受损细胞,复原因自由基造成的对细胞伤害。
由于现代生活压力,环境污染,各种辐射和超量运动都会造成氧自由基大量形成;因此,生物抗氧化机制中SOD的地位越来越重要!SOD是是一种含有金属元素的活性蛋白酶,是目前生物学、医学和生命科学领域中世界级的高、尖、精课题。
超氧化物歧化酶(SOD)目前世界范围内的开发,大都从动物血里提取,不但代价昂贵,而且动物性SOD的排他性、不易常温保存,有艾滋病等血液病毒的交叉感染及其它潜在危险,故国际卫生组织呼吁:立刻停止动物性SOD的使用。
超氧化物歧化酶(SOD)编辑超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase SOD)是一种广泛存在于动植物、微生物中的金属酶。
能催化生物体内超氧自由基(O2-)发生歧化反应,是机体内O2-的天然消除剂[1] 。
从而清除O2-,在生物体的自我保护系统中起着极为重要的作用。
在免疫系统中也有极为重要的作用[2] 。
中文名丹青宝牌SOD口服片外文名superoxidedismutase别称抗衰老之星主要原料SOD、人参,黄芪是否含防腐剂否主要营养成分SOD是超氧化物歧化酶主要食用功效清除自由基、逆转亚健康、延缓衰老,改善睡眠、改善肠胃功能、预防老年性痴呆,抗氧化、抗辐射损伤,提高免疫力适宜人群老人、儿童、妇女,免疫低下者、术后康复者副作用无储藏方法避光,置于阴凉干燥处目录1简介2SOD的研发史1简介编辑SOD是一种金属酶,含有铜和锌两种离子,需氧。
生物中,SOD催化使对抗体有关的超氧阴离子变成双氧水,随后被双氧水分解,保护机体免受超氧阴离子的影响,是一种新型的抗氧化酶。
超氧化物歧化酶Orgotein (Superoxide Dismutase, SOD),别名肝蛋白,简称:SOD。
SOD是一种源于生命体的活性物质,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。
2SOD的研发史编辑1938年英国科学家Mann和Keilin首次从牛红血球中分离出一种含铜蛋白质,最初定名为血铜蛋白。
1956 年英国教授Harman D提出了“自由基衰老学说”,认为自由基是引起衰老和疾病的最终根源。
1969年美国生化专家Fridovich和他的学生Mccord从牛红细胞中重新发现这种蛋白,定名为SOD,并报告SOD有清除自由基的作用。
1980年日本著名医学博士羽靳负指出:关节神经痛、白内障、黄褐斑、癌症等,多种疾病与过量的自由基有关,SOD可以有效清除自由基。
1985年全世界100多个国家的数百位科学家一致公认人体内存在着一套对抗自由基的机制,这套机制由体内SOD支配和调控,SOD是对抗和俘获自由基的核心力量,是体内唯一以自由基为底物的清除剂。
超氧化物歧化酶(SOD )活性的测定方法
一、试剂
1. 0.1mol/L HCl
2. 10mmol/L HCl
3. 0.1mol/L Tris 标准溶液:12.114g 三羟甲基氨基甲烷溶于蒸馏水,并定容至1000ml.
4. 50mmol/LTris 缓冲溶液:50ml0.1mol/L Tris 标准溶液中加入0.1mol/L HCl 19.9~22.0ml,定容至100ml ,PH 为8.20。
5. 30mmol/L 邻苯三酚盐酸溶液:3.7833g 邻苯三酚溶于10mmol/LHCl 中,并用10mmol/LHCl 定容至1000ml.
二、仪器
1. 紫外分光光度计
2. 酸度计
3. 恒温水浴锅
三、操作方法
1.邻苯三酚自氧化速率测定
在试管中加入4.5ml 50mmol/LTris 缓冲溶液,于25℃保温20min,加入10~20ul 30mmol/L 邻苯三酚,立即计时并摇匀,倾于比色杯内,于325nm 下,每隔1min 测吸光值一次,空白以10mmol/L HCl 代替邻苯三酚,要求自氧化速率控制在0.070 OD/min 左右。
%1004
min 1min 5⨯值值-第第自氧化速率=OD OD 2.SOD 活性测定
将样液加入到Tris 缓冲溶液中,其余步骤同自氧化速率测定方法。
活力单位定义:将一定条件下使每毫升反应液自氧化速率抑制50%的酶量定义为一个单位(u )。
样品质量样液体积样品稀释倍数自氧化速率速率自氧化速率-样液氧化=活力(⨯⨯⨯⨯5.4%50%100)/SOD ml u。
超氧化物歧化酶(SOD)与自由基的生物学关系及医学临床作用免疫诊断试剂国家工程实验室左有权超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)是一种广泛存在于需氧或耐氧生物机体内的,且极为重要的金属酶。
它通过催化超氧阴离子自由基发生歧化反应进而减轻或消除机体代谢过程中产生的过多的超氧阴离子自由基,在预防疾病、提高人体免疫力等方面均发挥重要的作用,同时在抗衰老、抗肿瘤、抗炎症等方面发挥着重要的作用。
目前已发现并被应用的主要有三种类型Cu,ZnSOD、Mn-SOD;Fe-SOD。
20世纪九十年代人们从链酶菌属发现了Ni-SOD和Fe、Zn-SOD,在牛肝中又发现Co、Zn-SOD,这些均为稀有SOD。
三类主要的SOD中Cu、Zn-SOD为在人体内起主要作用的物质,由2个亚基组成,每个亚基中都含一个Cu2+和一个Zn2+。
Cu2+在活性中心起催化作用,Zn2+起结构作用,主要存在于真核细胞的胞液和线粒体中,呈蓝绿色,相对分子质量为32000;Mn-SOD和Fe-SOD极为相似,Mn-SOD多见于原核细胞中,相对分子质量为40000左右,由2个亚基组成。
而真核细胞线粒体中则有4个亚基组成。
每个亚基中各含一个Mn2+,Fe-SOD多见于原核细胞及少数植物细胞中,为黄褐色。
相对分子质量为38700左右,它由2个亚基组成,每个亚基中各含一个Fe2+。
氧化还原反应是生命体最重要的代谢途径,它不仅为生物提供能量,同时还决定着生命体的衰老和死亡。
氧对于生命活动极其重要,但氧参与的代谢经常产生一些对细胞有毒害作用的副产物——氧自由基,即通常所说的活性氧(reactive oxygen species,ROS)。
细胞产生的活性氧包括:超氧根阴离子(O2-)、氢氧根离子(OH-)、羟自由基(·OH)、过氧化氢(H2O2)、单线态氧(·O2)和过氧化物自由基(ROO·)。
它们都能通过氧化应激损伤细胞大分子,引起一系列有害的生化反应,造成蛋白质损伤、脂质过氧化、DNA突变和酶失活等。
胞外抗氧化酶类酶活力的测定
原理:在碱性条件下,邻苯三酚发生自氧化反应,并产生O2-,在SOD存在下,自氧化反应受到抑制。
参考邻苯三酚测活法(Marklund 法)孙 [66],按下表加入0.1M Tris-HCl(PH 8.0,内含1mM EDTA)和ddH2O,25℃恒温水浴20 min,加入1 mL 待测液后加入25℃预热的邻苯三酚溶液,摇匀,立即于320nm测吸光值A320,每0.5 min测定一次,持续测到5 min。
邻苯三酚自氧化法测定SOD酶活力
酶活力的定义为:温度25 ℃,pH 8.0,波长320 nm处,在每毫升反应液中,每分钟抑制邻苯三酚自氧化速率达50%的酶量为1个酶活力单位,酶活力按下式计算。
单位菌体SOD酶活力(U/g)=
1
-
50%
A A
V N V A
V W
∆∆
⨯⨯⨯∆
⨯⨯
邻菌
邻
A∆
邻:1分钟邻苯三酚自氧化时A320的变化量;A∆
菌:加入待测液后1分钟邻苯三酚氧化
时A320的变化量;V:待测液总体积;N:待测液稀释倍数;V0:加入的待测液的体积;W:菌体重;V1:反应总体积。
超氧化物歧化酶(SOD)在2型糖尿病视网膜病变血清中的表达1. SOD的基本介绍SOD是一类具有抗氧化作用的重要酶类,存在于细胞质、线粒体和细胞外液中。
其主要功能是将超氧自由基(O2•-)转化为氧气(O2)和过氧化氢(H2O2),从而保护细胞免受氧化应激的伤害。
SOD可分为多种亚型,包括铜锌SOD(CuZn-SOD)、锰SOD(Mn-SOD)和胞外SOD(Ec-SOD),它们在细胞内外具有不同的分布和生物学功能。
2. SOD在糖尿病视网膜病变中的作用近年来的研究发现,糖尿病患者的血清中SOD的表达水平通常较正常人群低。
具体而言,一项针对2型糖尿病患者的研究显示,其血清中CuZn-SOD和Ec-SOD的活性均显著降低,而Mn-SOD的活性则没有明显改变。
这表明在糖尿病患者中,CuZn-SOD和Ec-SOD的降低可能与疾病的发展有关。
一些研究还发现,随着糖尿病的病程加重,SOD的表达水平也会呈现下降的趋势。
一项跨组学研究发现,糖尿病视网膜病变患者的血清中CuZn-SOD和Ec-SOD的水平随着病变程度的加重而逐渐下降,这与疾病的发展呈现出明显的相关性。
SOD的表达水平可能可以作为糖尿病视网膜病变程度的一个潜在生物标志物。
考虑到SOD在糖尿病视网膜病变中的抗氧化作用,其表达水平的改变可能与疾病的发展和预后有关。
一些研究人员认为,通过干预SOD的表达水平,可能可以有效地减轻糖尿病视网膜病变的严重程度,从而降低继发性眼病的风险。
一些临床试验也证实了这一观点,例如使用SOD类似物质进行治疗可以改善糖尿病患者的视网膜病变和视力。
SOD在2型糖尿病视网膜病变血清中的表达与疾病的发展密切相关,其表达水平的改变可能成为评估疾病严重程度和预后的重要生物指标。
未来的研究还需要深入探讨SOD在糖尿病视网膜病变中的分子机制,以及其在临床治疗中的应用前景。
希望这些研究成果能为糖尿病视网膜病变的治疗和预防提供新的思路和方法。
【注:本文所述内容仅为科学研究阶段结果,尚未在临床上得到广泛应用,请勿擅自使用相关方法进行治疗。
超氧化物歧化酶超标【摘要】氧化物歧化酶是人体里一种重要的酶类蛋白,其作用是清除体内的超氧离子,以保护细胞免受氧化损伤。
当超氧化物歧化酶超标时,可能会导致身体出现一系列症状,如疲劳、头痛、肌肉疼痛等。
超氧化物歧化酶超标的原因可能包括遗传因素、不良生活习惯和环境因素等。
其危害主要表现为加速细胞老化和促进疾病发生。
检测方法包括血液检测和尿液检测。
治疗方法通常包括改善生活方式、饮食调理和药物治疗。
预防超氧化物歧化酶超标则需注意均衡饮食、适量运动和避免接触有毒物质。
对超氧化物歧化酶超标的重视至关重要,未来研究方向可致力于开发更有效的治疗方法和预防策略。
【关键词】超氧化物歧化酶、超标、症状、作用、原因、危害、检测、治疗方法、预防、重视、研究方向1. 引言1.1 超氧化物歧化酶超标的症状超氧化物歧化酶超标的症状可能不会立刻出现,但一旦出现,可能会对身体造成严重的影响。
常见的症状包括头痛、头晕、乏力、肌肉疼痛、胃痛、消化不良、呼吸困难、心悸等。
在严重的情况下,还可能出现皮肤出血点、黄疸、肝功能异常、肾功能异常等症状。
由于超氧化物歧化酶是身体内的一种重要抗氧化物质,一旦超标会引起身体内氧化应激的加剧,导致细胞和组织的损伤。
如果出现上述症状,应及时就医并进行相应的检测,以确定是否存在超氧化物歧化酶超标的情况。
及时的发现和处理对于保护身体健康至关重要,不可忽视这些可能表明身体内发生异常的信号。
希望人们能够加强对超氧化物歧化酶超标相关知识的了解,以保障自己和家人的健康。
1.2 超氧化物歧化酶的作用和意义超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)是一种重要的抗氧化酶,其主要作用是将细胞内产生的超氧自由基转化为较为稳定的氧气和过氧化氢。
超氧自由基是一种极具活性的氧化物质,如果在体内积累过多,会导致氧化应激反应的增加,从而对细胞、组织和器官产生损害。
超氧化物歧化酶作为细胞内的重要抗氧化防御系统之一,可以保护细胞免受氧化损伤,维持细胞内的氧化还原平衡。
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。
线粒体超氧化物歧化酶线粒体超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,简称SOD)是一种酶类,广泛存在于动植物的细胞中,具有非常重要的生物学功能。
1. SOD的基本概念SOD主要是用于清除机体内过量产生的超氧自由基(O2-)。
超氧自由基是一种非常活泼的氧化物质,会造成机体内如蛋白质、DNA、脂质等大量的氧化损伤,因此,SOD具有非常重要的生物学意义。
2. SOD的种类与结构SOD分为三种基本类型,即胞浆型(Cu/Zn SOD)、线粒体型(Mn SOD)和胶质型(EC SOD)。
而其中最重要的是线粒体类型的SOD,它主要位于线粒体内膜上,负责清除线粒体内大量产生的超氧自由基,防止线粒体功能受损。
SOD的分子结构比较复杂,具有四个亚基,每个亚基中含有一个金属离子,通常为铜和锰。
这些金属离子的存在是SOD的功能发生的重要前提,也是SOD的研究热点之一。
3. SOD的生物学功能SOD是一种非常重要的抗氧化酶,可以清除机体内过量产生的超氧自由基。
超氧自由基是一种具有极强氧化性的自由基物质,可以对人体内的各种生物大分子进行氧化损伤,如蛋白质结构的改变、破坏细胞膜的完整性、DNA的损伤等。
SOD负责清除这些超氧自由基,从而使细胞和组织得到保护,从而维持细胞健康。
在某些疾病或生理情况下,机体的SOD活性下降,则会产生大量的超氧自由基,导致机体出现不同程度的氧化损伤。
此外,SOD还具有其它生物学功能,如参与细胞周期调节、生长发育等生命过程,尤其在人类肿瘤组织的清除方面具有独特作用。
总之,SOD是一种非常重要的生物学分子,在人类的健康和生命中扮演着重要的角色。
对SOD的研究将有助于我们更好地了解生命的本质,探索疾病的本质,为人类健康做出更大的贡献。
超氧化物歧化酶(SOD)及丙二醛(MDA)在脑缺血中的作用丙二醛(MDA)含量是反映机体抗氧化潜在能力的重要参数,可以反应机体脂质过氧化速率和强度,也能间接反映组织过氧化损伤程度。
近些年来,有文献报道,缺氧性心肌损伤大鼠心肌中和克山病患者体内氧自由基(0FR)含量增加。
众所周知,缺氧可使心肌组织生成大量氧自由基(0FR), OFR作用于细胞膜上的不饱和脂肪酸使膜脂质产生过氧化反应.进而导致心肌细胞的损伤,并形成脂质过氧化物, 丙二醛(MDA)是体内重要的OFR的代谢产物,能较好地反应组织过氧化程度。
大量自由基产生及其导致的质膜、细胞器膜脂质过氧化反应是脑缺血再灌注损伤的重要致病机制。
有效的自由基清除对脑缺血再灌注损伤起重要的保护作用。
目前已证实甘露醇、巴比妥类、类固醇类激素具有清除自由基的作用。
实验发现脑缺血再灌注组脑皮质MDA较对照组明显增高,而SOD活力明显降低(P<0.01)。
33℃亚低温能降低脑缺血再灌注损伤鼠脑皮质MDA产生,保护SOD活力(P<0.05),且30℃亚低温作用更为显著,其差异具有高度显著性(P 〈0.01〉。
这一结果提示:亚低温能抑制脑缺血再灌注损伤氧自由基的产生,保护SOD的活力超氧化物歧化酶(SOD)是机体内清除O2-的特异性酶。
有三种SOD亚型存在于机体内,SOD1(CuZnSOD),SOD2(MnSOD),SOD3(EC-SOD).SOD1是哺乳动物胞质中主要的酶,SOD2存在于线粒体。
SOD3存在于细胞外。
这三种SOD亚型均可歧化O2-生成H2O2,继而被过氧化物酶(peroxisomal),过氧化氢酶(catalase),或谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase)清除。
近年发展的转基因和基因敲除技术,对在不表达或过表达过氧化物酶动物的进一步研究,证明了自由基和氧化应激在缺血性神经细胞损伤中的作用。
在大鼠全脑缺血及局灶性脑缺血模型中,Chan等[14]发现在SOD1过表达后海马CA1区的神经元死亡比对照组减少50%,SOD1还可以保护氧化应激所导致的血脑屏障损伤和皮质栓塞的形成[15]。
超氧化物歧化酶可催化产生超氧离子1 超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶(SOD)是一种非常重要的酶,可影响和调节细胞的免疫功能、抗氧化能力和氧化应激反应。
它是一种由哺乳动物机体内的超氧化物歧化酶组成的自由型活性物质,广泛存在于哺乳动物的多种组织和细胞中,主要参与抗氧化和氧化应激过程,以稳定细胞膜、胞外环境和抵抗外界对细胞的破坏。
2 超氧化物歧化酶催化作用超氧化物歧化酶是一种金属蛋白酶,可用来代谢自由基、抗氧化物和抑制氧化应激反应,广泛存在于哺乳动物的细胞、细胞膜、细胞外基质和血液中,保护细胞免受氧化应激的伤害,是细胞内抗氧化物的最重要组成部分。
超氧化物歧化酶催化作用可以将自由基和氧化剂中的氧分子离解开来,产生活性氧,这也是超氧化物歧化酶催化产生超氧离子的一个重要过程。
3 超氧离子超氧离子,也称为超氧阴离子,是带有负电荷的一种有机颗粒,由氧原子、氧离子和自由基组成,结构由中心氧原子和两个水分子构成,称为均质氧离子,化学表示为O2-,它在超氧化物歧化酶的催化作用下通过张力氧来离解氧和自由基,表示作用的另一种方式,就是它的氧原子可以渗透并穿越细胞膜结构,进入细胞内部。
4 超氧离子的生物学功能超氧离子在人体生理活动中具有重要作用,它可以阻塞炎症性因子,阻止细胞间的信号传导,稳定细胞膜,减少体内自由基的产生,抑制线粒体脱氧酶的活性,延缓衰老、防止氧化损伤,促进新陈代谢并减少炎症,增强免疫功能,保护脑细胞免受损伤,防止血管阻塞等。
它还可以与其他物质发生反应形成无毒的中性分子,帮助正确的物质被吸收,并能有效地驱除有害的物质,保护活性细胞及细胞活性的变化,是影响和调节机体生理状态的重要因素。
因此可以看出,超氧化物歧化酶在哺乳动物体内具有重要的生理作用,它可以通过催化作用来促进超氧离子的形成,超氧离子又具有许多生物学功能,可以有效地稳定细胞及细胞活性的变化,抑制氧化损伤,促进健康。
超氧化物歧化酶的生产技术概述超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,缩写为SOD)是一种广泛存在于生物体中的酶,具有重要的生理功能。
它通过将超氧阴离子(O2-)转化为氧分子(O2)和氢氧离子(H2O2),起到抗氧化和抗炎作用。
在工业应用和科学研究中,人们对SOD的生产技术进行了深入研究和开发。
本文将介绍超氧化物歧化酶的生产技术,主要包括酶源的选择、发酵条件的优化以及酶的提取和纯化过程。
酶源的选择超氧化物歧化酶广泛存在于动、植物以及微生物等生物体中。
不同生物体中的SOD具有不同的特点和催化活性,因此在生产过程中需要根据需求选择合适的酶源。
常用的酶源包括黄豆、大豆、绿豆等植物,以及人体组织中的淋巴细胞、红细胞和肝细胞等。
此外,一些微生物如大肠杆菌、酵母等也可以作为SOD的酶源。
在选择酶源时,需要考虑生产成本、酶的活性以及生物安全性等因素,综合评估选择合适的酶源。
发酵条件的优化超氧化物歧化酶的生产通常借助于发酵技术,通过培养和扩增酶源生物体,使其表达和产生更多的SOD。
为了提高酶的产量和活性,需要对发酵条件进行优化。
1.培养基选择:根据酶源的不同,选择适宜的培养基组分和配方。
常用的培养基包含碳源、氮源、矿质盐和缓冲剂等。
其中,添加适量的辅助因子如镁离子、重金属离子等可提高发酵效果。
2.发酵温度和pH值:适宜的发酵温度和pH值能够促进酶的生长和表达。
常见的发酵温度为25°C-37°C,pH值为6.0-8.0。
需要根据酶源的特性进行调节。
3.氧气供应:超氧化物歧化酶是一种依赖氧气的酶,因此需要提供足够的氧气供应。
常用的发酵方式包括摇瓶培养和槽式发酵,通过控制搅拌速率和通气速率等参数来满足氧气需求。
4.发酵时间:合理控制发酵时间有助于提高SOD的产量和活性。
通常情况下,发酵时间在24-72小时之间。
酶的提取和纯化在获得发酵液后,需要对中含有SOD的细胞或液体进行酶的提取和纯化,以提高酶的纯度和活性。
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。
国内外已进行了大量的SOD的化学修饰的研究工作,并已取得了理想的结果。
所用的修饰剂包括聚乙二醇(PEG)、右旋糖酐、玻璃酸、环糊精、低抗凝活性肝素、多糖类物质等。
有些已投入生产,但这些修饰的SOD还没有作为药物应用。
在美国,已经进行了PEG SOD用于治疗脑外伤的Ⅲ期临床试验。
因此,从开发新药的角度,研究修饰SOD大有可为,如口服超氧化物歧化酶Glisodin是经过修饰后能不被胃液破坏的SOD。
(1)聚乙二醇修饰SOD
有学者为了解决SOD半衰期短,易受蛋白酶水解而失活,分子量偏大,不易透过细胞膜等问题,尝试对SOD进行分子修饰,国内外用水溶性高分子物质聚乙二醇(PEG)作为修饰材料,与SOD分子表面赖氨酸残基上的εNH2缩合,形成无毒,无免疫原性,半衰期长的修饰物,其活化简单但回收率低。
动物实验结果显示,PEG修饰的SOD较其他修饰的SOD对小鼠肌肉缺血再灌注损伤具有更好的保护用。
聚乙二醇层,在酶表面形成屏障, 保护该酶免受体内蛋白酶消化, 从而延长SOD在体内停留时间。
蛋白质的表面抗原决定簇大多由亲水氨基酸组成,亲水性较强的赖氨酸残基是其中重要组分。
聚乙二醇是SOD非活性部位赖氨酸残基的化学修饰剂。
Cu、Zn-SOD含20个赖氨酸残基。
蛋白质表面抗原决定簇将部分地或全部地被掩盖,免疫原性因此下降。
研究发现修饰后SOD的半衰期不同程度地由PEG相对分子量决定,相对分子量越大, 半衰期越长。
而用PEG等免疫惰性物质修饰SOD时,能将SOD表面的抗原决定簇(大多数情况下为亲水性较强的赖氨酸残基)部分或全部掩盖,从而达到降低以至消除SOD的免疫原性,并保留相当程度生物活性的目的。
(2)多糖物质修饰SOD
此类修饰剂主要为低抗凝活性肝素(LAAH)、羧甲基纤维(CMC),羧甲基几丁质、硫酸软骨素(CHS)和甘露聚糖。
LAAH和SOD一样,都是体内氧自由基的天然清除剂,用LAAH对SOD进行修饰,在SOD抗辐射和抗炎的应用中能发挥协同作
用,且可以加强SOD的抗心血管疾病的能力。
CHS广泛存在于人和动物软骨组织中,具有防治冠心病,防治动脉粥样硬化、抗炎、抗肿瘤、加速伤口愈合的作用. (3)右旋糖酐修饰SOD
右旋糖酐对SOD进行化学修饰已获得成功,它是利用右旋糖酐分子结构中的
羟基经过BrCN或NaIO4活化,形成有活性的衍生物,再与SOD共价结合。
SOD
经化学修饰后不仅保留了天然酶活性,而且在耐热、耐酸碱及抗蛋白酶水解能力
等方面明显优于天然酶,特别是酶经修饰后大大延长了在体内停留时间,如天然
牛血SOD的t1/2为6 min,而右旋糖酐SOD、低分子聚蔗糖(Ficoll)SOD、高分
子聚蔗糖SOD、聚乙二醇SOD的t1/2分别为7、14、24、35h。
(4)月桂酰氯修饰SOD
国内均坤生物工程有限公司以低分子月桂酰氯为修饰剂,对SOD进行共价修饰,获得了半衰期长、比活高、稳定性强、无毒性、低分子量的月桂酰氯修饰SOD(Lauricacid SOD,LA SOD),并进行了透皮吸收、稳定性等试验和化妆品应
用效果的观察,结果表明LA SOD的热稳定性显著高于未修饰SOD,SOD的修饰是
通过将SOD与月桂酰氯分子中存在的多个活性反应基团形成多点交联,使酶的天
然构象产生“刚性”,不易伸展打开,同时减小酶分子内部基团的热震动,从而
增强了酶的稳定性。
SOD经月桂酰氯修饰后扩大了pH稳定范围,这是由于修饰
酶被“固定”于更活泼状态,当基质pH下降、上升时酶仍能保持这种活性状态,
使催化剂功能不受影响。
另外,将同一浓度的LA SOD和天然SOD分别加入10%
胃蛋白酶溶液,导致蛋白多肽键断裂,交联于SOD上的月桂酰氯能产生空间障碍,
阻挡蛋白水解酶接近SOD,能“遮盖”SOD分子敏感键遭破坏,说明其具有抗蛋
白酶水解能力.
三、化学修饰SOD 发展方向的展望
现今SOD 的化学修饰的研究主要集中在3个方向
⑴新的修饰剂的开发
寻找或合成没有生物毒性, 且具有一定的生理药理功效的修饰剂, 以求发
挥其与SOD 的协同作用, 同时要求修饰剂在修饰过程中对SOD 活性的不利影响
尽可能低。
而带负电荷的修饰剂因为有助于降低SOD 在血液中的廓除率,成为了
近期研究的热点。
而对于传统的修饰剂, 如PEG 等, 由于对其修饰机理研究得
比较透彻, 可以尝试作为SOD 的"活化臂"连接那些无法直接连接在SOD 上的物质。
此外通过考察SOD 在人体生理, 病理过程中的作用机制, 也可以发掘出新的修饰剂。
⑵新的修饰方法的开发
可以用合适的交联剂对体内的抗氧化酶系: SOD, CAT, 过氧化物酶(POD)进行交联, 以降低H2O2 对SOD 的底物抑制作用。
也可将SOD 与其他具有抗炎活性或抗血栓活性的酶结合, 发挥它们的协同效力。
⑶修饰酶新的应用方向的开发
在开展SOD 治疗自身免疫性疾病, 治疗心血管疾病, 增强肝肺功能和修复肺部损伤, 消除某些药物的副作用等临床实验的同时, 探索SOD 对其他疾病的药理学功效。
例如: 成为一种病理指示剂, 即通过对SOD 上单一氨基酸残基进行修饰, 对某些修饰剂引发的疾病进行病理学研究。
四、结语
SOD在临床上主要用于延缓人体衰老,防止色素沉着,消除局部炎症,特别是治疗风湿性关节炎、慢性多发性关节炎及辐射防护,是很有临床价值的治疗酶。
但半衰期短、稳定性差、免疫原性等因素限制了SOD的临床应用。
为解决这些问题,目前国内外用化学修饰、基因重组和SOD修饰物等改造方法来延长半衰期、增强酶的稳定性、降低酶的免疫原性,且取得了很大的进展。
这对于SOD未来的应用前景有着重要的意义。
文献参考
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