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1、SOD 的作用及应用摘要：SOD是一种源于生命体的活性物质，它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。SOD在生活中 有很高的商业价值，可以广泛的应用于医学、食品、化妆品等行业。本文从 SOD 的作用及应用进行综述。关键词： SOD 超氧化歧化酶 应用Abstract: SOD is the active substance in life body of a source, itcan eliminate the harmful substances generated in the process of organism the new s
2、upersedes the old. The anti-aging special effects on the human body continually replenish SOD. SOD has a very high commercial value in life, can be widely used in medicine, food, cosmetics and other industries. This paper reviews from the function and application of SOD.Key wards: SOD research appli
3、cation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，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。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
4、以正式将其命名为超氧化物歧 化酶。超氧物歧化酶(Superoxide Dismutase简称SOD)是一种新型酶制剂。是 广泛存在于各种生物体内中，人们发现靠氧呼吸的所有生物中都存在SOD，如微 生物、植物和动物体1。其含量随生物体的不同而不同，即使同一种生物的不同 组织或同一组织的不同部位其SOD的种类和含量也有很大差别。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。1.SOD的来源、结构SOD是一种广泛存在于动物、植物和微生物的生物酶，国外要用SOD系从血中 提取，国内已开发的品种一超过20种，证明我
5、国对SOD的研究和应用已进入新时 期。我国从牛、马、猪、鸡、狗等动物血中提取 SOD 来源丰富，成本低，提取和纯化方便。 超氧化物歧化酶按其所含金属辅基不同可分为三种，第一种是含铜（Cu）锌（Zn） 金属辅基的称（Cu.ZnSOD），它的分子有两个形同的亚基通过非共价键缔合成 一个“口袋”状二聚体，每个亚基有一个二价铜离子和一个二价锌离子子，由半 膀胱氨酸cys55和cysl44的巯基构成的二巯基对亚基缔合其重要作用。其中二价 铜离子为CuZn-SOD活性必需的，而二价锌离子与酶的稳定性有关。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 （MnSOD）
6、,呈紫色，存在于真核细胞的线粒体和原核细胞内；由203个氨基酸 残基构成的四面体，每个亚基只有一个金属离子。第三种是含铁（Fe）金属辅基 的称（FeSOD），呈黄褐色，存在于原核细胞中。革兰氏阳性菌中常含有Mn-SOD, 革兰氏阴性菌中常含有Fe-SOD和Mn-SOD。真核微生物的SOD含量一般高于原 核生物，其中真菌里一般含有Cu/Zn-SOD和Mn-SOD13。SOD 分子结构图出I!C12.SOD的性质与作用机理SOD是机体内天然存在的超氧自由基清除因子，它通过上述反应可以把有害 的超氧自由基转化为过氧化氢。尽管过氧化氢仍是对机体有害的活性氧，但体内 的过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（
7、POD）会立即将其分解为完全无害的水。这 样，三种酶便组成了一个完整的防氧化链条。 SOD 在生命体中的作用机理目前， 人们认为自由基（也称游离基）与绝大部分疾病以及人体的衰老有关。所谓的自 由基就是当机体进行代谢时，能夺去氧的一个电子，这样这个氧原子就变成自由 基。自由基很不稳定，它要在身体组织细胞的分子中再夺取电子来使自己配对， 当细胞分子推陈出新一个电子后，它也变成自由基，又要去抢夺细胞膜或细胞核 分子中的电子，这样又称会产生新的自由基。如，超氧化物阴离子自由基、羟自 由基、氢自由基和甲基自由基，等等。在细胞由于自由基非常活泼，化学反应性 极强，参与一系列的连锁反应，能引起细胞生物膜上的
8、脂质过氧化，破坏了膜的 结构和功能。它能引起蛋白质变性和交联，使体内的许多酶及激素失去生物活性， 机体的免疫能力、神经反射能力、运动能力等系统活力降低，同时还能破坏核酸 结构和导致整个机体代谢失常等，最终使机体发生病变。因此，自由基作为人体 垃圾，能够促使某些疾病的发生和机体的衰老。虽然自由基会对机体产生诸多危 害，但是在一般的条件下人体细胞内也存在着清除自由基、抑制自由基反应的体 系，它们有的属于抗氧化酶类，有的属于抗氧化剂。像SOD就是一种主要的抗氧化酶，能清除超氧化物自由基，在防御氧的毒性、抑制老年疾病以及预防衰老等 方面起着重要作用。SOD能专一地清除体内有害的自由基，以解除自由基氧化
9、体 内的某些组成成分而造成的机体损害。如氧中毒、急性炎症、水肿、自身免疫性 疾病、辐射病等疾病都与活性氧的毒性有关。实验证明：SOD能够清除自由基， 因此可消除上述疾病的病因。此解毒反应过程是两步：第一步是：作为有害物质 的超氧阴离子在SOD的作用下和氢离子反应，生成另一种物质过氧化氢；第 二步是，过氧化氢又在过氧化氢酶的作用下和氢离反应，最终生成了一种对人体 无害的物质水。3.SOD 的提取植物源SOD具有安全性高的特点。在研究植物源SOD时，沉淀分离纯化和层析 分离纯化的联合使用是常用的SOD纯化方法，此方法步骤较多，需要的层析柱类 型较多，因而成本较（2-5）,由于资源及生产方式的限制，
10、投产应用的很少。选择 丰富合理的SOD来源，如何减少纯化步骤，降低成本，获得高比活力的SOD是 生产SOD的关键问题。鉴于上述这些问题，提取SOD技术还不够成熟，需要进 一步在提高产率、比活力和安全性，简化步骤等方面进行研究，再与生产结合， 才能生产出更好的产品。3超氧化物歧化酶活力测定测定超氧化物歧化酶活性的 方法繁多，目前应用的有：黄嘌吟氧化酶-细胞色素c法、黄嘌吟氧化酶-NBT还原 法、肾上腺素自氧化法、邻苯三酚自氧化法、化学发光法、聚丙烯酰胺凝胶电泳 法等6-8。SOD分离纯化关键技术原料预处理（原料选择、提取、离心分离）一粗酶 （分级沉淀、调溶解度、超滤等）一精制（层析技术、超滤技术
11、）一成品（冷冻干燥）14-17 由于测定方法不同，活性的计量标准也不同，通常测定的结果差别很大。目前国 际上对活力的测定尚无统一标准。4超氧化物歧化酶的化学修饰由于天然SOD的 半衰期短，稳定性差，影响了其的应用，因此对酶进行化学修饰，从而达到延长 半衰期，提高酶的稳定性，降低抗原性等的目的。酶的化学修饰是在分子水平上 对酶进行改造，即在体外，将酶的侧链基团通过人工方法与一些化学基团，特别 是具有生物相容性的大分子进行共价连接，从而改变酶的酶学性质的技术。近些 年对超氧化物歧化酶的修饰方法有很多，如低分子肝素法，0-环糊精法，聚乙二 醇法，牛血清白蛋白法等10。4.1低分子肝素修饰法低分子肝素
12、（LMWH）是一 种抗凝血药和溶血栓药。目前植物中提取SOD采用的方法主要包括磷酸缓冲液提取法、Tris-HCl和热变性法，磷酸缓冲液法用的较多。热变性法不引入其他杂质对 提取工艺非常有利9。由于SOD是一种热稳定性较好的酶并且大部分杂蛋白在 55C时就可变性10。因此本实验利用SOD和杂蛋白变性温度的差异来加强初步 分离的效果。粗取得到的SOD粗酶液必须进一步的纯化，离子交换柱层析方法是 纯化蛋白质中比较常用的方法，它是依据化合物与离子交换剂的结合力的不同而 进行分离纯化的。离子交换柱层析的固定相是离子交换剂，也液体为流动相。离 子交换剂是一种不溶于水的惰性高分子聚合物基质，通过一定的化学反
13、应共价结 合上某种电荷基团形成。酶活力（enzyme activity ）也称为酶活性，是指酶催化一 定化学反应的能力。酶活力的大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速 度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高，反之活力愈低。测定酶活力实际 就是测定酶促反应的速度。酶促反应速度可用单位时间内、单位体积中底物的减 少量或产物的增加量来表示。利用紫外分光光度计在325 nm波长下测定邻苯三酚 自氧化速率（Ao）,然后以每ml反应液中每min抑制连苯三酚自氧化速率达50 % 的酶量定义为一个酶活力单位（mol/s表示），以此来测定酶的活力。植物中SOD 制备纯化的主要步骤如下：（1）原材料的预处
14、理；（2）粗酶液的制备；（3） SOD 的纯化与精制。4 .SOD的作用4.1 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
15、，抗肿瘤及延缓机体衰 老等方面具有重要的作用5。4.2 清除机体代谢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。4.3 提高人体对自由基损伤而诱发的疾病 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
16、 病的发生、发展, 对人体健康有极大作用。4.4提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力 如烟雾、辐射、有毒化学品和有毒药品等增强机体对外界环境的适应能力。电离辐射引起生物体内生成。2-、OH等自由基。OH对机体损伤作用大且其产生 部位常为其作用部位，故远离OH产生部位的生物大分子受损的机会小。02 -的损 伤作用虽远小于0H，但可从产生部位扩散到其他部位，并在铁离子鳌合剂存在 下与H反应生成0H,从而造成DNA、生物膜等损伤。烟雾、有毒化学品和药品也 产生过量的02-损伤机体，SOD同样可以减少这些损伤5.SOD 的应用5.1 SOD 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
