文 献 综 述

1. 过氧化氢酶简介

过 氧 化 氢 酶 (Hydrogen peroxide oxidoreductase ， 编号EC 1.11.1.6.) 又称触酶(Catalase)，简称CAT，是广泛存在于动、植物以及微生物体内的一类末端氧化酶。生物在演化过程中逐步建立起其防御系统，CAT 就是关键酶之一^[1]。CAT 的生物学功能是促使过氧化氢(H₂O₂)分解为分子氧和水从而防止机体的过氧化，使细胞免于遭到H₂O₂ 的毒害^[2]。分子态氧对生物体没有毒性，但当氧分子的电子分布发生改变时就会变成活性氧(包括H₂O₂、超氧自由基(O₂#183;)、羟自由基(#183;OH)、单线态氧等)。H₂O₂与超氧自由基作用会产生羟自由基，羟自由基对生物体的损伤非常大，而大多数有机体内没有针对它的有效而直接的淬灭剂。CAT 在活性氧代谢中可催化H₂O₂分解为氧气和水，使H₂O₂不能与超氧化物自由基发生反应而生成羟自由基，因而保护了机体^[3]。

1（2）.不同过氧化氢酶的来源

CAT 来源较丰富，大多数好氧生物和部分厌氧生物中均存在CAT。动物来源的CAT存在于其主要组织中，其中以肝与红细胞中最多，脑、骨骼肌以及心脏中最少。动物肝脏是CAT 的一个较大的来源，国内外都已经实现该工艺的工业化生产。此外，巴西的研究者还开发了从人类胎盘中提取医学用CAT 的技术。对于植物来源的CAT，研究主要集中在与保护植物抗氧化等机理有关的方面^[4]。研究表明，大多数需氧微生物中存在CAT，少数好氧菌例如过氧化醋杆菌(Acetobacter peroxydas)等不存在CAT。除巨大脱硫弧菌(Desulfovibrio gigas)、谢氏丙酸杆菌(Propionibacterium shermanji)等外，大多数厌氧微生物中不存在CAT^[6]。

不同来源的CAT 在细胞中的存在位置不同。动物红细胞和肝脏中的CAT 主要积累在细胞质中，须破碎细胞才能提取到，酶的分离以及提纯等较复杂。酵母CAT 主要存在于胞内^[7]；一些丝状真菌的CAT 虽然主要分泌于胞外，但其分泌量较低，不能满足工业化生产要求^[8]。细菌CAT 的热、碱等稳定性随来源不同而异，而且某些细菌(如孢杆菌)的胞外CAT 产量较高，利用此类细菌来生产CAT，在应用和产品提取等方面都具有较大优势^[9]。此外，也有研究者通过构建工程菌来生产CAT^[10]。目前已商业化的CAT

多以动、植物提取以及野生型微生物的发酵生产为主。

2. 过氧化氢酶的分类、性质及结构

Goldberg^[11]等研究者将CAT 划分成：单功能、双功能以及锰过氧化氢酶^[12]。大多数需氧生物可产生单功能CAT，这些CAT 具有高度相似的结构：四个有着相同多肽链的亚基构成酶分子，且每个亚基的活性位点均为铁卟啉形式的血红素辅基^[13]。

目前有250 种以上序列已知的单功能CAT，被分为三类。第一、三类酶亚基的分子量较小，约55~69 kDa，称作小亚基酶；第二类酶亚基的分子量较大，约75~84 kDa，