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過氧化氫酶的簡介

過氧化氫酶存在於紅細胞及某些組織內的過氧化體中,它的主要作用就是催化H2O2分解為H2O與O2,使得H2O2不至於與O2在鐵螯合物作用下反應生成非常有害的-OH

過氧化氫酶的作用是使過氧化氫還原成水: 2H2O2=O2↑+ 2H2O

中文名稱:過氧化氫酶

英文別名:Fungal catalase; catalase from bovine liver; catalase F. bov. liv.,cryst.susp. in H2O; Catalase from microorganisms; catalse from bovine liver; catalase from human erythrocytes; catalase from dog liver; catalase from mouse liver; catalase from bison liver; Catalase (bovine liver); Catalase, Human Erythrocytes; Catalase Aspergillus niger; Catalase from Corynebacterium glutamicum; Catalase Micrococcus lysodeikticus; Catalase

CAS:9001-05-2

EINECS:232-577-1 幾乎所有的生物機體都存在過氧化氫酶。其普遍存在於能呼吸的生物體內,主要存在於植物的葉綠體、線粒體、內質網、動物的肝和紅細胞中,其酶促活性為機體提供了抗氧化防禦機理。

CAT是紅血素酶,不同的來源有不同的結構。在不同的組織中其活性水平高低不同。過氧化氫在肝臟中分解速度比在腦或心臟等器官快,就是因為肝中的CAT含量水平高。 雖然過氧化氫酶完整的催化機制還沒有完全被了解,但其催化過程被認為分為兩步:

H2O2 + Fe(III)-E → H2O + O=Fe(IV)-E(.+)

H2O2 + O=Fe(IV)-E(.+) → H2O + Fe(III)-E + O2[12]

其中,“Fe()-E”表示結合在酶上的血紅素基團(E)的中心鐵原子(Fe)。Fe(IV)-E(.+)為Fe(V)-E的壹種***振形式,即鐵原子並沒有完全氧化到+V價,而是從血紅素上接受了壹些“支持電子”。因而,反應式中的血紅素也就表示為自由基陽離子(.+).

過氧化氫進入活性位點並與酶147位上的天冬酰胺殘基(Asn147)和74位上的組氨酸殘基(His74)相互作用,使得壹個質子在氧原子間互相傳遞。自由的氧原子配位結合,生成水分子和Fe(IV)=O。Fe(IV)=O與第二個過氧化氫分子反應重新形成Fe(III)-E,並生成水分子和氧氣。[12]活性中心鐵原子的反應活性可能由於357位上酪氨酸殘基(Tyr357)的苯酚基側鏈的存在(幫助Fe(III)氧化為Fe(IV))而得以提高。反應的效率可能是通過His74和Asn147與反應中間體作用而得以提高。[12]該反應的速率通常可以通過米氏方程來確定。[2]

過氧化氫酶也能夠氧化其他壹些細胞毒性物質,如甲醛、甲酸、苯酚和乙醇。這些氧化過程需要利用過氧化氫通過以下反應來完成:

H2O2 + H2R → 2H2O + R

同樣,具體的反應機制還不清楚。

任何重金屬離子(如硫酸銅中的銅離子)可以作為過氧化氫酶的非競爭性抑制劑。另外,劇毒性的氰化物是過氧化氫酶的競爭性抑制劑,可以緊密地結合到酶中的血紅素上,阻止酶的催化反應。

處於過氧化狀態的過氧化氫酶中間體的三維結構已經獲得解析,可以在蛋白質數據庫中檢索到。 進行中的過氧化氫酶檢測,可以觀察到氣泡。

過氧化氫酶檢測是微生物學家鑒定細菌種類的主要的三種檢測手段之壹,即用過氧化氫來檢測過氧化氫酶是否存在。假如細菌中含有過氧化氫酶,則在過氧化氫溶液中加入少量細菌提取物就能觀察到氧氣氣泡生成。

有氣泡生成,則該菌被認為是呈“過氧化氫酶陽性”。如staphylococcus和micrococcus。沒有,則該菌被認為是呈“過氧化氫酶陰性”。如streptococcus和enterococcus。 雖然過氧化氫酶檢測無法鑒定特定生物體,但與其他檢測方法結合,它可以有效地幫助診斷。

此外細菌中是否存在過氧化氫酶,還取決於細胞生長條件和所使用的培養基。 過氧化氫酶存在於所有已知的動物的各個組織中,特別在肝臟中以高濃度存在。在投彈手甲蟲(bombardier beetle)中,過氧化氫酶具有獨特用途。這種甲蟲具有兩套分開儲存於腺體中的化學物。大的腺體中儲存著對苯二酚和過氧化氫,而小的腺體中儲存著過氧化氫酶和辣根過氧化物酶。當甲蟲將兩個腺體中的化學物質混合在壹起時,就會釋放出氧氣,而氧氣既可以氧化對苯二酚又可以作為助推劑。

過氧化氫酶也普遍存在於植物中,但不包括真菌,雖然有些真菌被發現在低pH值和溫暖的環境下能夠產生該酶。

絕大多數需氧微生物都含有過氧化氫酶[4]。例外包括Streptococcus,壹種沒有過氧化氫酶的需氧細菌。部分厭氧微生物,如Methanosarcina barkeri,也含有過氧化氫酶。 過氧化氫酶在食品工業中被用於除去用於制造奶酪的牛奶中的過氧化氫。過氧化氫酶也被用於食品包裝,防止食物被氧化。在紡織工業中,過氧化氫酶被用於除去紡織物上的過氧化氫,以保證成品是不含過氧化物的。它還被用在隱形眼鏡的清潔上:眼鏡在含有過氧化氫的清潔劑中浸泡後,使用前再用過氧化氫酶除去殘留的過氧化氫。過氧化氫酶在美容業中的使用:壹些面部護理中加入了該酶和過氧化氫,目的是增加表皮上層的細胞氧量。

過氧化氫酶在實驗室中還常常被用作了解酶對反應速率影響的工具。

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