关键词：生物活性过氧化氢酶； 存在；作用
Existence of the Bioactive Catalase and Function
（Liaoning Vetland Biotechnology Co.Ltd. Zhiguo LIU Yanli Suo）
Abstract: The bioactive catalase is a key enzyme in the antioxidant systems of living organisms that plays an important role in the against oxidative stress by eliminating hydrogen peroxide.This paper briefly discusses the existence of the bioactive catalase and function。
Key words: bioactive catalase; existence; function
生物活性过氧化氢酶是生物体内抗氧化防御系统的关键酶之一，在清除过氧化氢而避免机体产生氧化应激的过程中起重要作用。它在生物界的分布极广，几乎从动物到植物，甚至从人到单细胞生物，都有它的存在，被视为生命科技中最具神奇魔力的酶以及机体内的垃圾清道夫。
1 过氧化氢酶概述
过氧化氢酶（catalase，CAT，EC 1.11.1.6），它能够催化H2O2的分解，生成O2和H2O，使其不与氧螯合生成有害的·OH[1]。从19世纪发现过氧化氢酶以来，人们就开始了对其的不断探索研究。1811年，LouisJacques Thenard首先发现了存在一种能分解H2O2的物质；1900年，Oscar Loew将这种物质命名为catalase，即过氧化氢酶，并报道了它的可能来源及一些生化特性[8]；1937年，Sumner和Dounce得到了来自牛肝脏的catalase结晶，并于次年确定了其分子量；1969年过氧化氢酶的氨基酸序列被解出，随后其三维结构也被探究出来。CAT在食品、医药、纺织、造纸、环保等行业具有重要的应用。CAT逐渐被人们所重视，越来越多的研究也投入了进来，于是它的神秘“面纱”逐渐被揭开。
2 生物活性过氧化氢酶的存在
广泛存在于动物、植物和微生物中。植物的细胞器、动物肝脏及细胞还有大多数细菌、放线菌等微生物中都含有该酶。例如树叶、牛肝、血液、黑曲霉、链霉菌等[2,5,7]。研究发现，几乎所有需氧微生物中都存在CAT。
2.1 生物活性过氧化氢酶存在于机体
CAT按来源可分，真核CAT和原核CAT。
（1）真核CAT主要来源于动、植物组织中。
（2）原核CAT主要来源于微生物。
2.2 生物活性过氧化氢酶存在于组织
哺乳动物组织中CAT含量差异很大，肝脏中含量最高，结缔组织中含量最低。存在于肝脏、肾脏、肺脏、血液、胎盘、脑、骨骼肌、心脏等[3]。
2.3 生物活性过氧化氢酶存在于细胞
在动物细胞内主要在肝的实质细胞、红细胞、心肌细胞、成纤维细胞、线粒体、过氧化物酶体、胞质、胞浆中。CAT存在于嗜曙红细胞的胞质颗粒里，但大部分存在于肝的实质细胞和过氧化物酶体细胞以及红细胞的细胞质中，还有一小部分存在于人的脑、骨骼肌和肾以及心肌细胞的线粒体中。
植物中的CAT存在于叶绿体中。是最早发现的与种子活力有关的氧化酶类之一，其活性可间接反应种子活力的大小，与粮食品质之间也存在着一定的相关关系，是一项重要的衡量谷物品质的指标。
3 生物活性过氧化氢酶的作用
（1）组织细胞内CAT的作用
定位于细胞器的CAT与产生H2O2的需氧脱氢酶类（氨基酸氧化酶等）同时存在，能有效调节体内H2O2水平，及时地消除H2O2的有害影响。过氧化氢酶是在生物演化过程中正常细胞内清除氧自由基，生物防御系统的关键酶之一，其生物学功能是催化细胞内过氧化氢分解，防止过氧化，帮助减缓细胞衰老。保护细胞免受氧自由基等氧化物的损害，抑制细胞受氧化因素刺激诱导的凋亡。
a、H2O2及其分解产物（如·OH）对多数细胞有害。H2O2能轻易穿过细胞壁或质膜等细胞结构，能通过氧化蛋白质的巯基和断裂核酸单链而伤害到组织或细胞的任何一个地方。
生理情况下，CAT对细胞内ROS水平进行“微调”，以满足细胞的正常生长需求。人体产生的H2O2被CAT以107mol/s的速率清除。
b、H2O2是细胞重要的信号分子，可直接/间接活化PKC、MAPK、JAK、RAS、NF-κB、c-Myc、AP-1等与肿瘤发生、发展关系密切的信号传导蛋白。
c、H2O2是氧化还原反应中产生的细胞毒性物质，而过氧化氢酶则催化H2O2的分解，同时将其他底物（如醛、醇、酚）氧化，保护细胞免受H2O2的伤害，具有解毒作用。催化分解过氧化乙醇、甲酸盐、亚硝酸。
d、H2O2是细胞正常代谢的产物，调节多种生理和生化过程。它通常处在一种相对稳定的动态平衡中，有许多与H2O2有关的酶参与和维持，其中过氧化氢酶是细胞内H2O2的重要清除剂，许多研究证实它的变化将导致H2O2的动态失衡，使细胞内发生一系列相应的反应，表现出特殊的形态特征。
（2）红细胞内CAT的作用
红细胞内CAT是溶解状态，具有重要的生理功能。红细胞内的CAT和谷胱甘肽过氧化物酶具有共同保护血红蛋白和其它巯基酶、膜蛋白和解毒作用。CAT是血红蛋白和其它含巯基蛋白质的保护剂。
（3）病毒感染、氧化损伤与CAT的作用
病毒感染与氧化损伤密切相关[4]：一方面，病毒感染引起ROS释放，ROS引起细胞膜磷脂层的脂质过氧化，这一过程生成的产物可以跨越细胞膜并引起膜转运和线粒体呼吸链的功能紊乱。另一方面，感染使吞噬细胞活化并释放前氧化性细胞因子，如TNF和IL－1。因此，ROS通常被视为病毒性疾病病理进程中引起细胞损伤的元凶。
氧化损伤是病毒感染引起的病理进程中非常重要的一环。病毒感染后产生的ROS在机体引起氧化应激并增强宿主细胞对前氧化因子的敏感性，造成广泛的损伤作用，从而加重疾病进程。同时，氧化应激在不同程度上激活了体内的抗氧化防御体系，清除了一部分ROS，并产生一些抗病毒作用。病毒入侵后机体内前氧化物/抗氧化物平衡的移动方向直接关系到病毒引起的疾病的发展方向，如何清除体内的ROS在病毒性疾病的治疗中非常关键。
使用抗氧化剂来减轻病毒引起的氧化损伤并减少病毒复制可能对某些病毒有明显作用。
（4）维护膜结构的完整性与CAT的作用
过氧化氢酶作为一种内源活性氧清除剂，能够在逆境或衰老过程中清除植物体内过量的活性氧，维持氧代谢平衡，保护膜结构。
线粒体是ROS产生的主要源泉和被清除的重要位点，过氧化物酶体是中长链脂肪酸β-氧化中一个重要细胞器，也是产生ROS的一个重要器官。CAT主要分布在线粒体和过氧化物酶体中，保护线粒体膜和过氧化物酶体膜。
CAT清除H2O2的重要作用可以体现在冠心病、动脉粥样硬化等疾病的发生上。支气管上皮细胞、肠上皮细胞的抗氧化活性对改善上皮的抗损伤能力、维持上皮结构和功能的完整具有重要意义。
CAT对SW480细胞的致炎因子刺激后的应激反应有保护作用，能减少细胞的凋亡和线粒体的损伤，这一作用可能与NF-κB的激活有关[6]。
参考文献
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