多酚氧化酶的研究应用综述

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1、多酚氧化酶的研究应用综述马烨09营养20090804159（徐州工程学院食品(生物)工程学院江苏徐州221000）摘要：多酚氧化酶(PolyphenolOxidase简称PPO)是一类广泛分布于植物体中的一种铜结合酶。它是由核基因编码、多基因控制，在细胞质中合成，通过一定的方式转运至质体内而成为具酶活性的形式，对农产品品质形成有重要影响。本文系作者在结合了多篇文章和研究报道后简单的论述了其在生物中的存在和定位、分子结构、生理功能及应用进展等方面近年来的研究成果，最后展望了发展前景。关键词：多酚氧化酶，分子结构，生理功能，应用

2、进展多酚氧化酶(polyphenoloxidase)是一类广泛存在于植物体内的能催化多酚类氧化成醌类的含铜质体金属酶[2]。由于多酚氧化酶的酶促褐变与果蔬加工、茶叶品质、组培成功等密切相关，人们很早就开始对它进行深入细致的研究。随着研究的不断深入，对多酚氧化酶各方面都有了更深一步的认识。本文就多酚氧化酶的生理作用、功能、定位分布做简要介绍。1多酚氧化酶的分布和定位PPO普遍存在于植物、真菌、昆虫中。PPO相当稳定，甚至在土壤中已腐烂的植物残渣上都可检测到PPO的活性。研究表明，有活性的PPO定位于正常细胞的质体中。叶绿体的P

3、PO存在于类囊体上，其它类型质体的PPO存在于各种囊泡上。定位于类囊体的PPO究竟是结合于类囊体膜上，还是溶解在膜腔中，目前尚无定论。虽然几乎所有的质体中都包含PPO，但在某些组织中很难检测到PPO活性:例如C4植物的维管束鞘细胞和保卫细胞的质体。有些报道认为PPO位于腔中，如马铃薯毛状体的Mr为59000的PPO，番茄PPOE基因产物，蚕豆PPO。与此相反，Soderhall和Soderhall认为，萝卜的PPO最初合成时无活性，是可溶性(不与膜相连)的PPO前体，在进行分级分离时才与膜结合，从而造成与膜结合的假象[1]。

4、2多酚氧化酶的分子结构2.1PPO的基因特性PPO是由核基因编码，多个基因控制，表现出多基因的家族性。在番茄中有7个编码PPO的核基因(PPOA、A′、B、C、D、E、F)；在马铃薯中，编码PPO的核基因至少有6个，分别为POT32、POT33、POT41、PT72、NOR333、P1、P2；蚕豆、苹果中至少有四个基因编码PPO；对小麦的PPO进行QTLs定位分析表明，小麦的PPO至少由3个不同的基因编码，控制PPO活性的主效基因位于2D染色体上，2A、2B、3B、3D和6B染色体上有一些微效基因等等。有一例外是，从葡萄中提

5、取纯化多酚氧化酶得到分子量为40KD的单一蛋白，且southernanalysis表明葡萄PPO是由一个基因编码的。2.2PPO的分子结构特性PPO基因在细胞质中合成含有转运肽的前体肽，分子质量一般为60～75ku，随后前体肽被转运肽转运至质体的内囊体膜上，并被分解成分子质量约为45～69ku的成熟肽.PPO前体肽由N端延伸区、催化单元和C端延伸区组成，其中N端的转运肽负责前体肽向叶绿体中的运输，而催化单元则包括两个含铜的高度保守区CuA和CuB.对多种植物PPO的序列分析后可以看到，各种植物PPO序列的两个铜保守区有着高度

6、的同源性，这是维持PPO活性中心所必需的.Gerdemann等在成熟的儿茶酚氧化酶和章鱼血蓝蛋白3D结构的基础上，建立了红芋中潜伏儿茶酚氧化酶前体肽的立体结构模型。在红芋PPOcDNA克隆的C末端延伸肽上存在3个组氨酸残基和起阻断作用的亮氨酸(Leu439)，它们可能导致对活性中心的屏蔽作用，使前体肽不具酶活性而以潜伏形式存在.但是，在成熟的儿茶酚氧化酶中，由于延伸肽被切断，解除了其对活性中心的屏蔽作用，使得成熟肽具有酶活性.在该晶体结构模型中，成熟肽的晶体结构和延伸肽之间存在大约35个氨基酸残基的区域(342～374)，它

7、们的功能尚不清楚，但是这个区域增加了儿茶酚氧化酶立体结构的可塑性，可能在没有断裂的情况下解除延伸肽对活性中心的屏蔽，起到活化前体肽的作用。3多酚氧化酶的生理功能3.1多酚氧化酶在酚类代谢中的作用多酚氧化酶在有氧的条件下催化酚形成醌，从而引起褐化。但是，植物体内大多数多酚氧化酶的活性都是潜在的。这是因为正常组织内细胞中的酚类物质和多酚氧化酶呈区域性分布。鞠志国[11]等用酶法分离分别测定了莱阳梨原生质体和液泡中的酚类物质含量以及多酚氧化酶的活性，发现液泡是贮存酚类物质的场所且其中不含多酚氧化酶，这为Mayer和Harel关于酚

8、类和多酚氧化酶区域性分布的论点提供了证据。因此，它在酚类物质代谢中的作用主要体现在含有质体和液泡混合液的环境中，具体来说就是衰老和受伤的情况。多酚氧化酶在解释由于受伤而出现醌类物质的快速产生，从而进一步引起褐变死亡具有很明显的生理意义。这种现象在组织培养上很常见[4]。3.2在光合过程中的