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簡(jiǎn)介編輯

概述

過(guò)氧化氫酶存在于紅細(xì)胞及某些組織內(nèi)的過(guò)氧化體中，它的主要作用就是催化H2O2分解為H2O與O2，使得H2O2不至于與O2在鐵螯合物作用下反應(yīng)生成非常有害的-OH

過(guò)氧化氫酶的作用是使過(guò)氧化氫還原成水： 2H2O2=O2↑+ 2H2O

中文名稱:過(guò)氧化氫酶^[1] 

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^[2] 

彩色分子結(jié)構(gòu)圖^[3]

EINECS:232-577-1

觸酶

過(guò)氧化氫酶（CAT）是一種酶類清除劑，又稱為觸酶，是以鐵卟啉為輔基的結(jié)合酶。它可促使H2O2分解為分子氧和水，清除體內(nèi)的過(guò)氧化氫，從而使細(xì)胞免于遭受H2O2的毒害，是生物防御體系的關(guān)鍵酶之一。CAT作用于過(guò)氧化氫的機(jī)理實(shí)質(zhì)上是H2O2的歧化，必須有兩個(gè)H2O2先后與CAT相遇且碰撞在活性中心上，才能發(fā)生反應(yīng)。H2O2濃度越高，分解速度越快。

分解酶

這是一種穩(wěn)定的過(guò)氧化氫分解酶，能將過(guò)氧化氫分解成水和氧氣，而對(duì)纖維和染料沒(méi)有影響，因而漂白后染色前，通過(guò)H2O2 分解酶去除漂白織物上和染缸中殘留的過(guò)氧化氫，以避免纖維的進(jìn)一步氧化和染色時(shí)染料的氧化。同時(shí)能縮短加工時(shí)間，減少水洗用水，降低廢水量。尤其對(duì)紗線、筒子紗和針織物更為適用?！⊥瑯?，過(guò)氧化氫分解酶隨pH 值和溫度的改變，其活力隨之變化，在pH7 左右和30～40 ℃活性zui大。過(guò)氧化氫濃度增大，會(huì)加快分解反應(yīng)速度，但必須注意當(dāng)濃度大于一定量時(shí)，酶的作用將減弱，這樣過(guò)多的殘留H2O2 對(duì)纖維和染料是不利的。所以不能因?yàn)橛辛薍2O2 分解酶，就能任意地加大H2O2 的用量?！∈褂脮r(shí)，通常要注意H2O2 分解酶對(duì)常用表面活性劑和H2O2 穩(wěn)定劑的相容性，實(shí)際生物試劑應(yīng)用pH為6～8，溫度20～55 ℃，酶用量5～10KCLU/ 升，時(shí)間10～20min。此技術(shù)已慢慢地被國(guó)內(nèi)所認(rèn)識(shí)和接受，它對(duì)提高活性染料色澤鮮艷度很有利。

來(lái)源

幾乎所有的生物機(jī)體都存在過(guò)氧化氫酶。其普遍存在于能呼吸的生物體內(nèi)，主要存在于植物的葉綠體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、動(dòng)物的肝和紅細(xì)胞中，其酶促活性為機(jī)體提供了抗氧化防御機(jī)理。

CAT是紅血素酶，不同的來(lái)源有不同的結(jié)構(gòu)。在不同的組織中其活性水平高低不同。過(guò)氧化氫在肝臟中分解速度比在腦或心臟等器官快，就是因?yàn)楦沃械腃AT含量水平高。

反應(yīng)機(jī)制

雖然過(guò)氧化氫酶完整的催化機(jī)制還沒(méi)有*被了解，但其催化過(guò)程被認(rèn)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(jié)合在酶上的血紅素基團(tuán)（E）的中心鐵原子（Fe）。Fe(IV)-E(.+）為Fe(V)-E的一種共振形式，即鐵原子并沒(méi)有*氧化到+V價(jià)，而是從血紅素上接受了一些“支持電子"。因而，反應(yīng)式中的血紅素也就表示為自由基陽(yáng)離子（.+).

過(guò)氧化氫進(jìn)入活性位點(diǎn)并與酶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，使得一個(gè)質(zhì)子在氧原子間互相傳遞。自由的氧原子配位結(jié)合，生成水分子和Fe(IV)=O。Fe(IV)=O與第二個(gè)過(guò)氧化氫分子反應(yīng)重新形成Fe(III)-E，并生成水分子和氧氣。[12]活性中心鐵原子的反應(yīng)活性可能由于357位上酪氨酸殘基（Tyr357）的苯酚基側(cè)鏈的存在（幫助Fe(III）氧化為Fe(IV））而得以提高。反應(yīng)的效率可能是通過(guò)His74和Asn147與反應(yīng)中間體作用而得以提高。[12]該反應(yīng)的速率通常可以通過(guò)米氏方程來(lái)確定。[2]

過(guò)氧化氫酶也能夠氧化其他一些細(xì)胞毒性物質(zhì)，如甲醛、甲酸、苯酚和乙醇。這些氧化過(guò)程需要利用過(guò)氧化氫通過(guò)以下反應(yīng)來(lái)完成：

H2O2 + H2R → 2H2O + R

同樣，具體的反應(yīng)機(jī)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(guò)氧化氫酶的非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。另外，劇毒性的氰化物是過(guò)氧化氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，可以緊密地結(jié)合到酶中的血紅素上，阻止酶的催化反應(yīng)。

處于過(guò)氧化狀態(tài)的過(guò)氧化氫酶中間體的三維結(jié)構(gòu)已經(jīng)獲得解析，可以在蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到。

檢測(cè)

進(jìn)行中的過(guò)氧化氫酶檢測(cè)，可以觀察到氣泡。

過(guò)氧化氫酶檢測(cè)是微生物學(xué)家鑒定細(xì)菌種類的主要的三種檢測(cè)手段之一，即用過(guò)氧化氫來(lái)檢測(cè)過(guò)氧化氫酶是否存在。假如細(xì)菌中含有過(guò)氧化氫酶，則在過(guò)氧化氫溶液中加入少量細(xì)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(rèn)為是呈“過(guò)氧化氫酶陽(yáng)性"。如staphylococcus和micrococcus。沒(méi)有，則該菌被認(rèn)為是呈“過(guò)氧化氫酶陰性"。如streptococcus和enterococcus。 雖然過(guò)氧化氫酶檢測(cè)無(wú)法鑒定特定生物體，但與其他檢測(cè)方法結(jié)合，它可以有效地幫助診斷。

此外細(xì)菌中是否存在過(guò)氧化氫酶，還取決于細(xì)胞生長(zhǎng)條件和所使用的培養(yǎng)基。

分布

過(guò)氧化氫酶存在于所有已知的動(dòng)物的各個(gè)組織中，特別在肝臟中以高濃度存在。在投彈手甲蟲(chóng)（bombardier beetle）中，過(guò)氧化氫酶具有*用途。這種甲蟲(chóng)具有兩套分開(kāi)儲(chǔ)存于腺體中的化學(xué)物。大的腺體中儲(chǔ)存著對(duì)苯二酚和過(guò)氧化氫，而小的腺體中儲(chǔ)存著過(guò)氧化氫酶和辣根過(guò)氧化物酶。當(dāng)甲蟲(chóng)將兩個(gè)腺體中的化學(xué)物質(zhì)混合在一起時(shí)，就會(huì)釋放出氧氣，而氧氣既可以氧化對(duì)苯二酚又可以作為助推劑。

過(guò)氧化氫酶也普遍存在于植物中，但不包括真菌，雖然有些真菌被發(fā)現(xiàn)在低pH值和溫暖的環(huán)境下能夠產(chǎn)生該酶。

絕大多數(shù)需氧微生物都含有過(guò)氧化氫酶[4]。例外包括Streptococcus，一種沒(méi)有過(guò)氧化氫酶的需氧細(xì)菌。部分厭氧微生物，如Methanosarcina barkeri，也含有過(guò)氧化氫酶。

應(yīng)用

過(guò)氧化氫酶在食品工業(yè)中被用于除去用于制造奶酪的牛奶中的過(guò)氧化氫。過(guò)氧化氫酶也被用于食品包裝，防止食物被氧化。在紡織工業(yè)中，過(guò)氧化氫酶被用于除去紡織物上的過(guò)氧化氫，以保證成品是不含過(guò)氧化物的。它還被用在隱形眼鏡的清潔上：眼鏡在含有過(guò)氧化氫的清潔劑中浸泡后，使用前再用過(guò)氧化氫酶除去殘留的過(guò)氧化氫。過(guò)氧化氫酶在美容業(yè)中的使用：一些面部護(hù)理中加入了該酶和過(guò)氧化氫，目的是增加表皮上層的細(xì)胞氧量。

過(guò)氧化氫酶在實(shí)驗(yàn)室中還常常被用作了解酶對(duì)反應(yīng)速率影響的工具。

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