过氧化氢酶产生菌的研究

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1、过氧化氢酶产生菌的研宄摘要：过氧化氢酶一类以过氧化氢为专一底物，通过催化一对电子的转移而最终将其降解为水和氧气的酶。关键字：过氧化氢酶发酵调控过氧化氢酶简介过氧化氢酶(Hydrogenperoxideoxidoreductase，catalaseEC1.11.1.6.)是一类以过氧化氢为专一底物，通过催化一对电子的转移而最终将其降解为水和氧气的酶。研宄表明几乎所有的需氧微生物中都存在过氧化氢酶，只有少数好氧菌如过氧化醋杆菌Acetobacterperoxydas不存在过氧化氢酶。除谢氏内酸杆菌Propi

2、onibacteriumshermanji和巨大脱硫弧菌Desulfovibriogigas等微生物外，绝大多数厌氧微生物体内不存在过氧化氢酶。根据过氧化氢酶在结构和序列水平上的异同将其划分为3个亚群，即单功能过氧化氨酶(MonofunctionalcatalaseorTypicalcatalase)、双功能过氧化氢酶(Catalase-peroxidase)和假过氧化氢酶(PseudocatalaseorMn-catalasee)。大多数的过氧化氢酶由4个相同的亚单位组成，分子量在240kDa左右，在

3、亚基的活性部位各含一个血红素基团。来自哺乳动物以及某些真菌和细菌的过氧化氢酶还含有4个紧密结合的NADPH分子。过氧化氢酶可被氰化合物、苯酚类、叠氮化物、过氧化氢、尿素及碱等物质所阻抑。过氧化氢酶主要集中存在于细胞的过氧化物酶体中，另外线粒体和细胞质中也含有少量的过氧化氢酶。过氧化氢酶能及时分解细胞内产生(主要为SOD歧化产物)或由胞外进入细胞的过氧化氢。避免了过氧化氢通过Fenton和Harber-weiss反应产生•OH。同时过氧化氢酶还能对血红蛋白及其他含巯基蛋白质起到保护作用，使它们不被氧化。人

4、们研宄过氧化氢酶的历史可追溯到100多年前，早在1811年就己发现动植物组织可以分解过氧化氢产生氧气，到1892年Jacobson证明了在动植物组织内有专一分解过氧化氢的酶，即过氧化氢酶的存在。1901年Loew第一次报道了过氧化氢酶的生物化学特性。到1937年，Sumner和Dounce首次从牛的肝脏屮分离得到过氧化氢酶的结晶，这是最早分离得到的高纯度酶之一。随后相继报道了哺乳动物的肝脏、红细胞及大多数微生物体内均含有此酶，其中哺乳动物组织中过氧化氢酶的含量差异很大，肝脏中含量最高,结缔组织中含量最低

5、，在上述组织细胞内过氧化氢酶主要与细胞器如线粒体和过氧化物酶体结合的形式存在，而在红细胞中则以可溶的状态存在。过氧化氢酶来源丰富，存在于几乎所有好氧生物中和一部分厌氧生物中。动物过氧化氢酶存在于动物的主要组织中，尤以肝与红细胞为最多，脑、心脏与骨骼肌为最少，动物肝脏是过氧化氢酶的一个很大来源，国内外均己实现这一工艺的工业化生产。另外，巴西研究者开发了从人胎盘中提取医用过氧化氢酶的技术。植物方面，主要集中在过氧化氢酶保护植物抗氧化机理方面的研允。不同来源的过氧化氢酶在细胞中的位置有所不同。动物红细胞、肝脏

6、以及细菌的过氧化氢酶存在于细胞质中，必须将细胞破碎才能提取到过氧化氢酶，因此酶的分离、提纯较为复杂。细菌过氧化氢酶的热、碱稳定性虽然可随来源不同而不同，但因为是胞内酶，实现高产和提取均不方便。酵母的过氧化氢酶主要积累于胞内，而一些丝状真菌的过氧化氢酶则主要分泌于胞外，胞内也含有一定量的过氧化氢酶。因此选用嗜热丝状真菌来生产过氧化氢酶在应用和产品提取方面具有较大优势。此外也有研宄通过构建基因工程菌来生产过氧化氢酶。U前商业化的过氧化氢酶以动植物提取和微生物发酵生产为主，木文将重点讨论微生物来源的过氧化氢酶

7、的生产。自20世纪80年代以来，织物和纸张的生产者以及其他工业就己经开始使用过氧化氢代替宥毒的氯气来漂白和消毒产品。过氧化氢可用于消除新鲜水果和蔬菜上有害的细菌，如沙门氏菌和大肠杆菌，还可用于消毒奶制品，为食品的纸包装如果汁盒消毒也不必冷藏储存等。在去除生产过程中剩余的过氧化氢的过程中，人们将注意力转向了具有非常高的催化效率的过氧化氢酶，因此过氧化氢酶在食品、医药、临床等行业都有着广泛的用途。目前过氧化氢酶主要的应用领域包括：1）临床。在临床分析中，过氧化氢酶对研宄自由基代谢失衡、抗袞老和肿瘤发病机理具

8、有一定价值，对某些疾病的诊断、鉴别诊断亦具有重要意义［12，14］。过氧化氢酶可消除过氧化氢，对超氧化物歧化酶起保护作用，因而具有抗衰老作用［15］。2）医药。由于过氧化氢具杀菌、清洁、漂白及消毒的功效，常用于器械消毒。如在隐形眼镜消毒过程屮添加过氧化氢酶可分解消毒液屮残留的过氧化氢。国内、外均有研宂的专利发表［16-18］。3）食品加工。过氧化氢酶可使食品保鲜，并作为消除啤酒、饮料中分子氧、活性氧和自由基的抗氧化剂。此外过氧化氢酶可与葡萄