超氧化物歧化酶的生产

超氧化物酶（SOD）的生产SOD（超氧化物歧化酶）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，所以正式将其命名为超氧化物歧化酶。

它催化如下的反应：202+2H+→H2O2+O2O2-称为超氧阴离子自由基，是生物体多种生理反应中自然生成的中间产物。

它是活性氧的一种，具有极强的氧化能力，是生物氧毒害的重要因素之一。

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6性极强的过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(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链条。

一、实验目的a．掌握有机溶剂沉淀法的原理和基本操作。

b．掌握SOD酶提取分离的一般步骤。

二、实验原理超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是一种具有抗氧化、抗衰老、抗辐射和消炎作用的药用酶。

它可催化超氧负离子(O2-)进行歧化反应，生成氧和过氧化氢。

大蒜蒜瓣和悬浮培养的大蒜细胞中含有较丰富的SOD，通过组织或细胞破碎后，可用pH7.8的磷酸缓冲溶液提取出来。

由于SOD不溶于丙酮，可用丙酮将其沉淀析出。

有机溶剂沉淀的原理是有机溶剂能降低水溶液的介电常数，使蛋白质分子之间的静电引力增大。

同时，有机溶剂的亲水性比溶质分子的亲水性强，它会抢夺本来与亲水溶质结合的自由水，破坏其表面的水化膜，导致溶质分子之间的相互作用增大而发生聚集，从而沉淀析出。

动物血中超氧化物歧化酶的提取和活性测定原理超氧化物岐化酶(Superoxide dismutase，简称SOD)广泛存在于生物体内的含Cu、Zn、Mn、Fe的金属类酶。

它作为生物体内重要的自由基清除剂，可以清除体内多余的超氧阴离子，在防御生物体氧化损伤方面起着重要作用。

离子(02-)是人体氧代谢产物，它在体内过量积累会引起炎症、肿瘤、色斑沉淀、衰老等疾病，超氧阴离子与生物体内许多疾病的发生和形成有关。

由于SOD能专一消除超氧阴离子(O2 -)而起到保护细胞的作用，SOD作为一种药用酶，具有广阔的应用前景，并引起了国内外医药界、生物界和食品界的极大关注。

按金属辅基成分的不同可分成3种类型。

最常见的一种含有铜锌金属辅基(CuZn-SOD)，主要存在于真核细胞的细胞质中，在高等植物的叶绿体基质、类囊体内以及线粒体膜间隙也有存在，CuZn-S0D 酶蛋白的分子量约为3.2×104，纯品呈蓝绿色，每个酶分子由2个亚基通过非共价键的疏水基相互作用缔合成二聚体。

每个亚基(肽链)含有铜、锌原子各一个，活性中心的核心是铜。

第二种含有锰离子(Mn-SOD)，主要存在于真核细胞的线粒体和原核细胞中，在植物的叶绿体基质和类囊体膜上也有存在，纯品呈粉红色，由4条或2条肽链组成。

第三种是Fe-S0D，过去一直认为只存在于原核细胞中，近来发现有一些真核藻类甚至某些高等植物中也有存在。

Fe-SOD纯品呈黄色或黄褐色，由2条肽链组成，多数情况下每一个二聚体中含有一个Fe原子。

l969年，McCord和Fridovich第一次从牛血中提纯到超氧化物岐化酶。

自然界中SOD分布极广，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。

迄今为止人们已从细菌，真菌、原生动物。

藻类、昆虫、鱼类、植物和动物等各种生物体内分离得到SOD。

为拓宽提取SOD的原料，筛选或基因过程开发产SOD量较高的菌株。

超氧化物歧化酶（SOD）的制备超氧化物歧化酶，简称SOD（Super Oxide Dismutase），是一种广泛存在于动、植物及微生物中的金属酶，至少可分为三种类型：第一种类型-Cu·Zn-SOD，呈蓝绿色，主要存在于真核细胞的细胞浆内，分子量在32000左右，由两个亚基组成，每个亚基含一个铜和一个锌。

第二种类型-Mn-SOD，呈粉红色，其分子量随来源不同而异。

来自原核细胞的分子量约为4000，由两个亚基组成，每个亚基各含一个锰；来自真核细胞线粒体的-Mn-SOD，由4个亚基组成，分子量约为80000。

第三种类型-Fe-SOD，呈黄色，只存在于真核细胞中，分子量在38000左右，由两个亚基组成，每个亚基各含一个铁。

此外，在牛肝中还存在一种-Co·Zn-SOD。

自从1973年Weisiger等在鸡肝中发现二种SOD以来，至今已采用了各种分离及分析方法，成功地从各种动物肝脏及血液中，分离纯化了SOD。

同时发现SOD的存在可能与机体衰老、肿瘤发生、自身免疫性疾病和辐射防护有关。

目前临床上主要用于延缓人体衰老，防止色素沉着，消除局部炎症，特别是治疗风湿性关节炎、慢性多发性关节炎及放射治疗后的炎症，无抗原性，毒副作用较小，是很有临床价值的治疗酶。

SOD不仅在临床上大显身手，而且近年来又被广泛的应用于日用化工行业。

含有SOD的化妆护肤品，对抗衰老及去除脸面雀斑等有显著作用。

添加SOD的化妆护肤品倍受女士的青睐，其产品具有很强的竞争力。

如市场上销售的奥琪、大宝、紫罗兰、永芳等高级护肤化妆品，都因添加了SOD而成为抢手货。

随着SOD被广泛应用于护肤霜、洗面奶、香皂等领域及活性氧、疾病诊断和抗辐射等方面的研究，SOD将成为广大药厂和日用化工厂的重要原料。

目前我国大规模生产SOD 厂家屈指可数，市场需求量大，在今后一段时间内供应将趋紧，因此充分利用动物废弃物，生产SOD是大有发展前途的。

（一）原料及试剂：1、牛血或猪血：动物血液一定要保证新鲜，无污染。

毕业论文文献综述生物工程SOD及其应用1 前言超氧化物歧化酶( SOD) 是一类广泛存在于动物、植物、微生物中的金属酶, 是化学生物界研究的热点之一。

本文介绍了动物、植物SOD 的制备工艺。

作为生物体内自由基的清洁剂, SOD 对生物体( 包括人体) 具有重要的功能作用。

2 SOD制备超氧化歧化酶简称SOD。

1938年Keilin从牛血中分离出的一种含Cu的血铜-使细胞色素C的蛋白，1953又从小牛肝、鲸肝分离出肝铜蛋白。

1968年发现O2还原受到一种蛋白因子抵制。

1969年McCwrd及Fridovich根据血铜蛋白、肝铜-歧化活性，故将此酶命名为超氧化物歧化酶。

蛋白、脑铜蛋白皆有O2SOD是生物体防御氧化损伤的重要金属酶类, 广泛存在于需氧生物, 耐氧生物, 以及某些厌氧微生物中。

2.1 从动物血液中提取SOD 在自然界中广泛存在, 关于SOD 的提取纯化工艺亦日臻完善, 从动物血液中提取纯化SOD, 其基本工艺如下: ( 以猪血为例) 新鲜猪血的预处理, 离心除去黄色血浆(用于凝血酶制备) , 红血球用0.9%氯化钠清洗两次, 接着加二倍量的水搅拌溶血0.5h, 然后在溶血液中缓慢加入0.25倍体积的95%乙醇和0. 15倍体积的氯仿, 搅拌15min, 离心除去血红蛋白的清液。

清液经丙酮沉淀后, 离心得沉淀, 沉淀溶于水, 然后在55～65℃进行热变, 15 min 后离心除去沉淀得清液, 清液再加丙酮进行第二次沉淀, 沉淀溶于水并透析过夜,透析液离心去沉淀上DEAE- SephadexA - 50层析柱, 然后用pH 7. 6, 2. 5～50 mmol.L- 1的磷酸钾缓冲液进行梯度洗脱, 收集具有SOD 活性峰的洗脱液, 洗脱液经离心超滤浓缩, 冷冻干燥即得淡蓝绿色成品[11]。

动物血来源SOD 的重要意义在于对人体抗炎有效, 而人SOD 则有时反而无效。

有研究证明,牛SOD 在很低的剂量就有抗炎作用, 此因注射的SOD 中的一部分结合于细胞壁外的半特异性位置, 从而防止自由基的进攻, 这种异源性SOD可为膜所固定, 从而比细胞外的游离酶更有效, 同源的人SOD 不被这些膜受体所识别, 故不能发挥其活性[12]。

超氧化物歧化酶生产工艺超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）是一种重要的抗氧化酶。

其主要作用是将细胞内产生的有毒超氧阴离子（O2.-）转化为较为稳定的过氧化氢（H2O2），以减少自由基的产生和细胞损伤。

因此，超氧化物歧化酶的生产工艺对于其应用和研究具有重要意义。

超氧化物歧化酶的生产可以通过微生物发酵方法获得，常用的菌株包括大肠杆菌、酵母菌等。

以下是一种常见的超氧化物歧化酶生产工艺：1. 菌种的培养：选择适宜的菌种，通常是能够高效产生超氧化物歧化酶的菌株。

将菌株接种到适合的培养基中，并进行预培养，以促进细菌生长和繁殖。

2. 发酵过程的优化：控制培养基的温度、pH值、培养基成分等条件，以提高菌株的生长速度和超氧化物歧化酶的产量。

3. 细胞收获和细胞破碎：菌液经过适当的培养时间后，进行细胞的收获和细胞破碎。

通常使用离心等方法分离出菌体，并通过超声波、高压打破等方法破碎菌体，释放出细胞内的超氧化物歧化酶。

4. 超滤和纯化：将破碎的细胞液通过超滤膜进行过滤，去除杂质和废物，保留超氧化物歧化酶。

然后通过适当的纯化工艺，如离子交换层析、凝胶过滤层析等方法，获得高纯度的超氧化物歧化酶。

5. 活性测定和质量控制：通过合适的检测方法，如方法用途和比色法等，对超氧化物歧化酶的活性进行测定。

同时进行一系列的质量控制，确保生产的超氧化物歧化酶符合规定的标准。

总结起来，超氧化物歧化酶的生产工艺主要包括菌种培养、发酵过程优化、细胞收获和破碎、超滤和纯化、活性测定和质量控制等步骤。

通过优化各个环节，可以提高超氧化物歧化酶的产量和纯度，从而满足其在抗氧化研究和应用中的需求。

不同的工艺参数和条件可以根据具体的研究目标和生产要求进行调整和优化。

超氧化物歧化酶的应用研究进展超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，简称SOD）是一种生物酶，具有消除生物体内超氧阴离子自由基的作用。

近年来，随着对其性质和作用机制的深入了解，超氧化物歧化酶在许多领域的应用研究取得了显著的进展。

超氧化物歧化酶是一种金属酶，包含铜和锌等金属离子，存在于生物体的各种组织中。

其主要功能是催化超氧阴离子自由基发生歧化反应，生成氧气和过氧化氢，从而消除体内的超氧阴离子自由基，保护细胞免受氧化应激损伤。

超氧化物歧化酶在医学、环保等领域有着广泛的应用价值。

在医学方面，超氧化物歧化酶可用于治疗和预防自由基引起的疾病，如炎症、动脉粥样硬化、癌症等。

它还可以用于缓解疲劳、抗氧化、抗衰老等领域。

在环保方面，超氧化物歧化酶可用于降解有机污染物，处理工业废水等。

近年来，超氧化物歧化酶的研究取得了许多重要进展。

在医疗方面，研究者们通过基因工程、蛋白质工程等技术手段，对超氧化物歧化酶进行改造和优化，提高了其稳定性和活性。

研究者们还发现了超氧化物歧化酶新的应用领域，如治疗帕金森病、阿尔茨海默病等神经退行性疾病。

在食品方面，超氧化物歧化酶可用于开发新型的食品添加剂，以延长食品的保质期，提高食品的营养价值。

在环保领域，超氧化物歧化酶的研究主要集中在降解有机污染物方面。

研究者们通过优化反应条件和酶的制备方法，提高了超氧化物歧化酶的降解效率。

超氧化物歧化酶在处理工业废水、农业残留物等方面也有着重要的应用价值。

随着科技的不断进步和研究的深入，超氧化物歧化酶的应用前景越来越广阔。

在未来，超氧化物歧化酶将在各个领域发挥更加重要的作用。

在医疗领域，随着个性化医疗和精准医疗的发展，超氧化物歧化酶的改造和优化将更加重要。

通过基因工程、蛋白质工程等技术手段，我们可以开发出更加高效、稳定的超氧化物歧化酶药物，以满足临床需求。

随着神经退行性疾病研究的深入，超氧化物歧化酶在治疗帕金森病、阿尔茨海默病等疾病方面的应用也将得到进一步拓展。

中国畜牧兽医 2024,51(3):945-954C h i n aA n im a lH u s b a n d r y &V e t e r i n a r y Me d i c i n e 超氧化物歧化酶的生理功能及其在动物生产中的应用前景江慧琼,刘雅婷,陈清华(湖南农业大学动物科学技术学院,长沙410128)摘 要:氧化应激会导致机体内的氧化与抗氧化的失衡,从而产生过多的活性氧(r e a c t i v eo x y g e ns p e c i e s ,R O S )基团造成细胞和组织的损伤㊁机体炎症等疾病,影响机体的生长发育㊂超氧化物歧化酶(s u pe r o x i d ed i s m u t a s e ,S O D )是存在于生物体内的一种抗氧化金属酶,它能够通过歧化反应催化超氧阴离子自由基(s u p e r o x i d ea n i o n r a d i c a l ,O 2-),从而清除动物机体内过多的R O S ㊂研究发现,S O D 不仅在抗氧化功能上具有专一性㊁高效性,能够减缓机体衰老,并且还能在一定程度上提高动物肠道健康㊁生产性能和调节机体免疫功能㊂在集约化畜禽养殖㊁生产机器的大规模使用情况下,辐射对于动物所造成的损伤需要引起关注,有效地利用S O D 的抗辐射功能以缓解或改善辐射对于机体的影响,值得进一步探索㊂目前,针对缓解机体氧化应激的添加剂主要有维生素㊁微量元素㊁植物提取物等,而利用S O D 来缓解动物氧化应激㊁提高生产性能的研究相对较少,主要源于天然S O D 提取成本高㊁分子质量大㊁易失活等㊂但随着人工合成S O D 的出现,降低了制备S O D 的成本,且S O D 具备高活性㊁小分子易吸收的特点,这使得S O D 在畜禽生产中的应用逐渐增多,未来可以挖掘更多S O D 的应用潜力,将S O D 更广泛地应用于动物生产中㊂笔者对S O D 抗氧化㊁抗衰老㊁抗炎症㊁抗辐射㊁调节机体免疫等生理功能进行了总结,以期为S O D 在动物生产中的应用提供更多理论依据㊂关键词:超氧化物歧化酶(S O D );生理功能;动物生产;应用中图分类号:S 816.7文献标识码:AD o i :10.16431/j.c n k i .1671-7236.2024.03.006 开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):收稿日期:2023-09-18基金项目:湖南省 双一流 建设专项(k x k 201801004)联系方式:江慧琼,E -m a i l :j h u i q i o n g @163.c o m ㊂通信作者陈清华,E -m a i l :c h e n q i n gh u a @h u n a u .e d u .c n P h y s i o l o g i c a l F u n c t i o no f S u p e r o x i d eD i s m u t a s e a n d I t sA p p l i c a t i o nP r o s pe c t i nA n i m a l P r o d u c t i o n J I A N G H u i q i o n g ,L I U Y a t i n g ,C H E N Q i n gh u a (C o l l e g e o f A n i m a lS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,H u n a nA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,C h a n gs h a 410128,C h i n a )A b s t r a c t :O x i d a t i v e s t r e s sc a nl e a dt ot h e i m b a l a n c eb e t w e e no x i d a t i o na n da n t i o x i d a t i o n i nt h eb o d y ,r e s u l t i n g i ne xc e s s i v e r e a c t i v eo x y g e ns p e c i e s (R O S ),c a u s i n gd a m a ge t oc e l l s a n d t i s s u e s ,i nf l a m m a t i o na n do t h e rd i s e a s e s ,a f f e c t i ng th e g r o w t ha n dd e v e l o p m e n to f t h eb o d y .S u p e r o xi d e d i s m u t a s e (S O D )i sa na n t i o x i d a n tm e t a l e n z y m e t h a t e x i s t s i n l i v i n g o r g a n i s m s .I t c a nc a t a l yz e s u p e r o x i d e a n i o n r a d i c a l (O 2―)t h r o u g hd i s p r o p o r t i o n a t i o n r e a c t i o n ,t h e r e b y e l i m i n a t i n g e x c e s s i v e R O S i na n i m a l s .S t u d i e sh a v ef o u n dt h a tS O D n o to n l y h a sas p e c i f i ca n d h i g he f f i c i e n c y in a n t i o x i d a n t f u n c t i o n ,s l o w sd o w nt h ea g i n g o f t h eb o d y ,b u ta l s o i m p r o v e s t h e i n t e s t i n a lh e a l t h p r o d u c t i o n p e r f o r m a n c eo fa n i m a l sa n dr e g u l a t e st h e i m m u n ef u n c t i o no f t h eb o d y toac e r t a i n e x t e n t .I n t h ec a s eo f l a r g e -s c a l eu s eo f i n t e n s i v e l i v e s t o c ka n d p o u l t r y b r e e d i n g an d p r o d u c t i o n m a c h i n e s ,t h ed a m a g ec a u s e db y r a d i a t i o nt oa n i m a l sn e e d st ob e p a i da t t e n t i o nt o .E f f e c t i v e l y中国畜牧兽医51卷u t i l i z i n g t h e a n t i-r a d i a t i o n f u n c t i o no f S O Dt oa l l e v i a t eo r i m p r o v e t h e i m p a c t o f r a d i a t i o no n t h e b o d y i sw o r t h f u r t h e r e x p l o r a t i o n.A t p r e s e n t,t h em a i na d d i t i v e s f o r r e l i e v i n g o x i d a t i v e s t r e s so f t h eb o d y a r ev i t a m i n s,t r a c ee l e m e n t s,p l a n te x t r a c t s,e t c.,w h i l et h e u s eo fS O D t or e l i e v e o x i d a t i v e s t r e s s a n d i m p r o v e p r o d u c t i o n p e r f o r m a n c eo f a n i m a l s i s r e l a t i v e l y f e ws t u d i e s,m a i n l y d u et ot h e h i g h e x t r a c t i o n c o s t,l a r g e m o l e c u l a r w e i g h t,e a s y i n a c t i v a t i o n o f n a t u r a lS O D.H o w e v e r,w i t h t h e e m e r g e n c e o f s y n t h e t i cS O D,t h e c o s t o f p r e p a r i n g S O Di s r e d u c e d,a n d i th a s t h ec h a r a c t e r i s t i c so fh i g ha c t i v i t y a n de a s y a b s o r p t i o n o fs m a l l m o l e c u l e s,w h i c h m a k e st h e a p p l i c a t i o no f S O Di n l i v e s t o c ka n d p o u l t r yp r o d u c t i o n g r a d u a l l y i n c r e a s e,a n d m o r e p o t e n t i a l o f S O Dc a nb e t a p p e d i n t h e f u t u r e,a n dS O Dc a nb em o r ew i d e l y u s e d i na n i m a l p r o d u c t i o n.I n t h i s p a p e r,t h e p h y s i o l o g i c a l f u n c t i o n so fS O Ds u c ha sa n t i-o x i d a t i o n,a n t i-a g i n g,a n t i-i n f l a m m a t i o n,a n t i-r a d i a t i o na n dr e g u l a t i n g i m m u n i t y w e r es u m m a r i z e d,i no r d e rt o p r o v i d e m o r et h e o r e t i c a lb a s i s f o r t h e a p p l ic a t i o no f S O D i na n i m a l p r od u c t i o n.K e y w o r d s:s u p e r o x i d e d i s m u t a s e(S O D);p h y s i o l o g i c a l f u n c t i o n;a n i m a l p r o d u c t i o n;a p p l i c a t i o n超氧阴离子自由基(s u p e r o x i d ea n i o n r a d i c a l (O2―))是机体在利用氧的过程中产生的一种活性氧自由基,能引发机体内脂肪过氧化,会加快机体的衰老,并且会导致机体产生炎症和免疫力降低等疾病[1]㊂体内产生过多的O2―也会加速生命老化,并且引起细胞的损伤,造成机体内产生氧化反应㊂氧化反应是指物质与氧气所发生的化学反应㊂机体与外界进行呼吸㊁运动等活动时,会产生非常活跃且不稳定的自由基,它自带单一或奇数电子的分子㊁原子或原子团,易与机体内的其他分子㊁原子或原子团进行配对,这个过程叫做氧化[2]㊂氧化对于机体来说非常重要,机体内适当的氧化是必需的,但是氧化过度则会导致机体出现损害,也就是机体产生了氧化应激[3]㊂氧化应激会引起机体产生炎症㊁免疫力下降等生理疾病,而机体内的超氧化物歧化酶(s u p e r o x i d ed i s m u t a s e,S O D)起着抗氧化的作用,能够有效地预防活性氧(r e a c t i v e o x y g e n s p e c i e s,R O S)基团产生,负责维持机体的氧化水平,防止机体过度氧化造成的生理紊乱㊂S O D作为一种自由基清除剂,不仅具有抗氧化㊁抗衰老㊁抗辐射等作用,还能治疗由自由基损伤而诱发的疾病㊂S O D是生物界中普遍存在且必不可少的酶类, S O D目前更多是作为检测机体病理性的酶类进行应用,作为酶制剂应用在畜禽生产上较少,这与S O D的提取成本较高㊁来源有限㊁分子质量较大㊁容易失活㊁不易吸收等特点有关㊂但随着越来越多S O D模拟物的出现,相较于天然S O D,人工合成S O D具有成本较低㊁分子质量较小㊁稳定性高㊁活性高的特点,因此目前应用在动物生产上的主要是人工合成的S O D,在动物生产上主要用于抗氧化㊁抗炎症等,因此将S O D应用于动物生产中,合理地利用S O D来提高动物生产性能㊁提高养殖效益,具有广泛的应用前景㊂笔者综述了S O D在抗氧化㊁抗衰老㊁抗炎症㊁抗辐射㊁增强机体免疫等方面的应用,以期未来挖掘S O D更多的生理功能以应用在动物生产中㊂1S O D概述及分类1.1S O D概述S O D是一种存在于生物体内的活性物质,别名肝蛋白㊁奥谷蛋白,它能够修复和减少体内的R O S 自由基造成的损伤,并且能够消除机体新陈代谢过程中产生的有害物质,是一种富含金属离子的蛋白质,被称为生命的第三元素㊂1938年M a n n等[4]初次在牛的红细胞中发现一种蓝色含铜的蛋白质,而后经研究表明,该蛋白质为S O D,是唯一一种自身存在于生物体内并且可以清除O2―的抗氧化金属酶[5],是一种氧自由基清除剂,它能通过歧化O2―生成氧气和过氧化氢,从而维持机体的氧化与抗氧化之间平衡[6-7]㊂1.2S O D分类及化学结构1969年M c c o r d等[8]对S O D的结构及活性中心进行了较为细致的探究㊂基于金属辅酶的差异, S O D又可以分为C u/Z n-S O D㊁M n-S O D㊁F e-S O D 3种不同类型[9],而目前在动物生产中应用较多的主要是M n-S O D㊂C u/Z n-S O D主要存在于叶绿体和真核细胞中,而M n-S O D和F e-S O D主要存在于线粒体和细菌中[10]㊂1.2.1 C u/Z n-S O D C u/Z n-S O D主要分布在叶绿体基质㊁真核细胞细胞质和过氧化物酶体中,呈现6493期江慧琼等:超氧化物歧化酶的生理功能及其在动物生产中的应用前景蓝绿色,其分子内部含有较高程度的β折叠[11]㊂C u(Ⅱ)作为C u /Z n -S O D 的活性中心,与H i s 44㊁H i s 46㊁H i s 61㊁H i s 1184个组氨酸上的咪唑氮原子配位,形成一个畸变的四方锥构型,与Z n (Ⅱ)之间共同连接一个组氨酸的咪唑基团,形成咪唑桥[12]㊂在活性中心,C u 作为催化位点,而Z n 维持酶的稳定性[13]㊂C u (Ⅱ)的咪唑桥结构接近与C u ㊁Z n 离子在同一个平面之中,梭基和咪唑氮中的氧均是通过氢键相连,而H i s 61的咪唑基团上的氢基则被去除,同时和C u ㊁Z n 离子相配位㊂活性中心 袋 由主键和不变的侧链原子共同组成,参与活性袋组成的氨基酸具有相对应的不变性,活性袋的形状对酶的功能起关键性作用[14]㊂C u /Z n -S O D 的活性中心结构见图1㊂图1 C u /Z n -S O D 活性中心结构图[14]F i g.1 S t r u c t u r e o fC u /Z n -S O Da c t i v e c e n t e r [14]1.2.2 M n -S O D M n -S O D 主要分布在原核生物细胞及线粒体中,呈现紫红色㊂M n -S O D 分子内部含β折叠很少,主要成分为α螺旋[11]㊂原核细胞中的M n -S O D 由2个含有M n 离子的亚基构成,而真核细胞线粒体中的M n -S O D 则是由4个含有M n 离子的亚基构成㊂不同来源的M n -S O D 活性中心结构基本相似,但组成的蛋白质辅基有所差异㊂张旭等[15]发现M n 离子与1个轴向配体的水分子(w a t e r m o l e c u l e ,WA T )㊁4个来自蛋白质辅基的A s p159㊁H i s 26㊁H i s 74和H i s 163配位,形成了五配位的三角双锥结构(图2)㊂其中,M n (Ⅲ)为活性部位,与周围的侧链残基及2个氧分子形成氢键网络,该氢键网络可能是促进氧气合成过程中的质子转移,还原为过氧化氢,维持M n -S O D 的稳定性和催化活性[16]㊂N i u 等[17]研究表明,C r (Ⅲ)是一种潜在的R O S 抗性外源药物,C r (Ⅲ)能够抑制细菌的生长,但同时也导致了R O S 的产生,而C r (Ⅲ)与M n -S O D 相结合能够防止细菌表面的C r (Ⅲ)被氧化,但与此同时也导致了R O S 的产生,且M n -S O D 表达量随着C r (Ⅲ)浓度的增加而增加,表明M n -S O D 的表达呈C r (Ⅲ)剂量依赖性,而F e -S O D 和C u /Z n -S O D 的转录水平则不表现出C r (Ⅲ)的剂量依赖性㊂因此推测M n -S O D 可能是3种不同S O D 中最重要的抗氧化酶㊂图2 M n -S O D 活性中心结构图[15]F i g.2 S t r u c t u r e o fM n -S O Da c t i v e c e n t e r [15]1.2.3 F e -S O D F e -S O D 主要分布在原核细胞及少数植物细胞中,呈现黄褐色㊂F e -S O D 为二聚体结构,每个单体都含1个以F e 为中心的活性位点[13]㊂F e -S O D 与M n -S O D 的结构较相似,其活性中心中F e (Ⅱ)与1个A s p166㊁1个H 2O 和3个H i s (H i s 28㊁H i s 83㊁H i s 170)配位,形成一个畸变的749中 国 畜 牧 兽 医51卷四方锥结构(图3)[18]㊂F e -S O D 与M n -S O D 的一级结构存在不同的氨基酸,因此,F e -S O D 和M n -S O D尽管在空间结构㊁氨基酸序列及对不同抑制剂的敏感程度等方面都表现出相似性,但两者之间还是存在着些许差异[19]㊂图3 F e -S O D 活性中心结构图[18]F i g.3 S t r u c t u r e o f F e -S O Da c t i v e c e n t e r [18]2 S O D 的生理功能2.1 抗氧化功能超氧化物是以过氧亚硝酸盐形式抑制A T P 的合成和电子传递,这个过程是不可逆的,通过调节线粒体中电子传递链产生的超氧化物来防止细胞损伤的主要抗氧化剂有S O D 和谷胱甘肽循环[20-21]㊂抗氧化防御系统是维持氧化还原稳态的关键组成部分,S O D 是一种主要的抗氧化酶,是维持抗氧化酶库作用的第一道防线[22]㊂S O D 将超氧阴离子分解为过氧化氢和氧气,作为超氧阴离子清除剂发挥着重要作用[8]㊂丁基羟基茴香醚(B H A )㊁丁基羟基甲苯(B H T )等抗氧化剂都被认为对动物模型具有致癌作用,而S O D 只有达到较大剂量时才具有弱毒性,并且S O D 的稳定性高㊁活性高,具备较强的抗氧化功能[23-24]㊂研究发现,余甘子的S O D 粗酶液对D P P H 自由基清除率最高为97.41%,羟基自由基清除率最高可达93.36%,且抗氧化性优于同等浓度的维生素C ;优化后的余甘子中S O D 的提取工艺稳定可靠,且S O D 粗酶液具有良好的抗氧化活性[25]㊂崔红霞[26]研究表明,饲料中添加超氧化物歧化酶模拟物(S O D m )可以有效地提高I P E C -J 2细胞的抗氧化能力,并且抵御过氧化氢诱导的氧化损伤,添加0.14%~0.22%S O D m 能够提高肉仔鸡的十二指肠消化酶活性和抗氧化能力㊂S O D 广泛存在于生物体中,参与机体对抗环境中应激源的大多数反应,在抗氧化酶应用中占据核心地位[27-28]㊂2.2 抗机体衰老功能机体内自由基过多㊁过度氧化是机体衰老的重要原因之一㊂机体内许多延长寿命的基因突变会影响氧化应激反应,其中1个与抗衰老相关的基因是叉头框转录因子O 亚型(f o r k -h e a dt r a n s c r i pt i o n f a c t o r o f t h eOc l a s s ,F O X O )[29]㊂F O X O 作为转录因子,能够激活或抑制下游靶基因㊂F O X O 3是F O X O s 亚家族一员,可以对胰岛素和生长因子数量减少㊁氧化和代谢等应激刺激做出反应,通过激活内源性抗氧化剂S O D 从而促进干细胞的稳态和分化㊁细胞凋亡调节和R O S 损伤等重要过程,进而产生抗衰老作用㊂由此可见,S O D 可通过F O X O 3基因表达调控多种细胞过程来延缓衰老[30]㊂燕瑞等[31]发现S O D 能够降低氧化的速度,清除对机体细胞有害的自由基,减缓衰老,从而达到抗衰老目的㊂张小锐等[32]研究表明,S O D 模拟剂A E O L -10150能显著延缓造血干细胞的消耗,调节淋巴细胞亚群和细胞因子的释放㊂A E O L -10150能够剂量依赖性地抑制血浆中衰老相关分泌表型(s e n e s c e n c ea s s o c i a t e ds e c r e t o r yp h e n o t y pe ,S A S P )相关炎性细胞因子肿瘤坏死因子α(t u m o r n e c r o s i sf a c t o r α,T N F -α)和白细胞介素-17(i n t e r l e u k i n17,I L -17)的表达水平㊂2.3 抗炎症功能炎症反应是多细胞㊁多因子参与的复杂反应,抗炎症反应主要是通过两方面进行:一方面是抑制炎症本身的反应,另一方面是抑制炎症互为因果的氧化应激反应㊂S O D 能使过氧化物游离基转化成氧气和过氧化氢,从而清除炎症过程中产生的过氧化物游离基,因此具有较强的抗炎症功能㊂张惠琴等[33]研究表明,S O D能明显减轻大鼠致炎的肿胀程度且抑制大鼠肉芽组织增生,并呈现出剂量依赖性的抗炎作用㊂袁玮等[34]研究发现,从猪血红细胞中提取的S O D 有明显的抗炎作用㊂童荣生等[35]研究发现,L -S O D 更容易透过血管内皮细胞的组织细胞膜,使S O D 更容易到达炎症局部组织的细胞外液,且其体内半衰期可延长数十至上百倍,因而具有更强更持久的抗炎作用㊂氧化代谢与巨噬细胞的促炎和抗炎能力密切相关㊂T N F -α作为一种促炎细胞因子,通常T N F -α表达水平增加即说明机体内出现炎症反应[36]㊂V o u l d o u k i s 等[37]发现,甜瓜醇溶蛋白提取物含有较高S O D 活性,添加甜瓜醇溶蛋白提取物后,I gG 1I C 诱导的γ-干扰素(i n t e r f e r o n -γ,I F N -γ)活化巨噬细胞中T N F -α表达量极显著降低,8493期江慧琼等:超氧化物歧化酶的生理功能及其在动物生产中的应用前景I L-10表达量极显著增加,表明S O D活性对于甜瓜提取物降低促炎和增加抗炎细胞因子水平发挥重要作用㊂Z a i n u m i等[38]研究表明,肠内给药瓜皮S O D-麦胶蛋白提取物会增加内源性S O D,从而发挥降低脓毒症的促炎作用㊂S O D在炎症反应中起抑制作用,并在氧化应激中起到还原作用,这是其他抗氧化剂难以比拟的优势㊂2.4增强机体免疫功能S O D㊁过氧化物酶(P E R)㊁过氧化氢酶(C A T)等氧化酶类存在于细胞内,它们能够分解吞噬细胞所产生的R O S,从而发挥抗吞噬细胞杀伤的作用[42]㊂S O D㊁C A T和荚膜多糖(C P S)等被认定为是某些细菌的重要毒力因子[39]㊂中性粒细胞与许多炎症性疾病和自身免疫性疾病有关,是多形核的吞噬性白细胞,在白细胞中占比最大,具有抵抗细菌或真菌感染的重要作用㊂在炎症刺激下中性粒细胞会快速做出反应,从循环系统迁移到炎症感染部位,它们通过脱肉芽㊁吞噬和释放中性粒细胞胞外陷阱(N E T s)来消除病原体,越来越多的研究表明,中性粒细胞表现出免疫抑制和宿主保护功能,有助于组织修复[40]㊂B a o等[41]研究发现,中性粒细胞通过携带S O D2的细胞外囊泡可以减轻脓毒症的凝血反应并提高生存率,阻止内皮细胞中R O S积累,减轻内皮细胞功能障碍,显示出对凝血功能的保护作用㊂徐军发等[42]利用伤寒沙门菌F e-S O D免疫家兔制备免抗F e-S O D血清进行双向琼脂扩散试验,结果表明其对小鼠有交叉免疫保护作用㊂龚珊等[43]研究表明,S O D对脾脏T㊁B淋巴细胞的增殖反应呈剂量依赖性抑制,并抑制巨噬细胞产生I L-1㊂李军等[44]研究表明,强化S O D刺梨汁能够有效提升砷中毒大鼠的免疫功能㊂W a n g等[45]发现,线粒体锰超氧化物歧化酶(m i t o c h o n d r i a l m a n g a n e s es u p e r o x i d e d i s m u t a s e,C f m t M n-S O D)是从栉孔扇贝中克隆的一种酶,弧菌攻击后,C f m t M n-S O D能降低扇贝累计死亡率,且半数致死时间显著缩短,表明C f m t M n-S O D是一种有效的参与先天免疫的抗氧化酶㊂2.5抗辐射功能电离辐射㊁电磁辐射㊁光辐射等辐射导致的组织器官损伤过程中常伴有R O S的激活和D N A损伤,而S O D在氧化-抗氧化平衡调控中发挥着重要作用,并且参与了众多疾病的发生与发展[46]㊂胞外超氧化物歧化酶(E C-S O D)主要分布于细胞外基质中,其在多种组织器官的辐射损伤中发挥着抗辐射作用,其主要通过降低R O S水平㊁抗血管生成,抗趋化和抗炎等方式防止细胞和组织的进一步损伤[47]㊂Z a n o n i等[48]研究表明,间充质干细胞(M S C s)可以替代受损的肺上皮细胞,还能通过分泌抗炎和抗纤维化因子促进组织修复,单独使用来源于脐带的间充质干细胞(U C-M S C s)可以通过旁分泌的作用显著改善小鼠的放射性肺部纤维化,使用S O D3修饰的U C-M S C s后进一步改善了小鼠的肺部纤维化,表明S O D3修饰的U C-M S C s可能是临床治疗放射性肺纤维化潜在的基因疗法[49]㊂3S O D的应用前景3.1缓解机体氧化应激氧化应激是指机体中氧化剂和抗氧化剂之间的不平衡,补充外源性S O D是缓解氧化应激的有效途径㊂氧化应激会使机体内R O S自由基过多,过量的R O S将会损伤机体的健康状态,使动物机体处于亚健康状态,导致相应功能损伤,从而导致生产㊁繁殖性能下降[50]㊂因此,如何缓解或防止动物氧化应激是提高养殖效益的关键㊂C h e n等[51]研究结果表明,S O D产物可显著恢复氧化应激小鼠的体重和天冬氨酸转氨酶㊁S O D㊁肝脏丙氨酸转氨酶㊁C A T㊁谷胱甘肽和谷胱甘肽过氧化物酶水平㊂除此之外,外源性S O D能显著抑制肝脏炎症小鼠的肝脏中I L-1β和I L-6表达,对核酸内切酶G表达同样具有明显的抑制作用,能够减轻氧化应激损伤,介导肝细胞凋亡㊂王姝慧[52]研究表明,重组蛋白M n-S O D-L C A2能够提高机体的抗氧化能力,对过氧化氢诱导的A431㊁A549细胞氧化损伤有一定的改善作用㊂重组蛋白M n-S O D-L C A2具有较好的安全性,600U/c m2重组蛋白M n-S O D-L C A2可有效缓解小鼠皮肤及肺脏组织氧化损伤㊂李卓等[53]研究表明,将M n-S O D导入细胞内高表达,可清除药物产生的超氧化物,通过糖原合酶激酶3β影响线粒体分裂蛋白质(D r p1)和血红素加氧酶1(H O-1)表达水平,从而激活线粒体㊁保护细胞免受氧化应激损伤㊂董学前[54]研究报道,动物喂食外源S O D能够缓解由霉菌毒素引起的氧化应激及炎症反应,恢复机体受损的抗氧化系统㊂综上所述,S O D具有良好的抗氧化能力,能够缓解机体的氧化应激,在一定程度上还能够修复氧化应激给机体带来的损伤,因此合理地利用S O D缓解机体氧化应激,将S O D应用于动物生产中具有良好的应用前景㊂3.2促进机体肠道健康肠道为机体生长发育提供所需要的营养物质,949中国畜牧兽医51卷是机体内最大的微生态系统和免疫器官,肠道健康对于机体具有重要意义㊂Y a n等[55]研究表明,S O D 是一种治疗黏膜炎的潜在药物,高稳定性抗氧化酶(M S-A O E)是一种新型重组S O D,具有较好的抗胃蛋白酶和胰蛋白酶能力,将其称为稳定型S O D(M S-S O D)以区别于其他S O D,M S-S O D能显著降低小鼠肠黏膜炎㊁肠形态损害㊁体重减轻和腹泻程度,同时减少了R O S和炎性细胞因子分泌,另外还能调整肠道微生物构成,特别是减少了疣微菌门水平㊂崔红霞[26]在饲粮中添加0.17%S O D m提高了肉仔鸡十二指肠中胃蛋白酶活性,添加0.20%S O D m显著提高了肌胃相对重量且降低了回肠相对长度,提高肉仔鸡肠道消化酶活性㊂马渭青等[56]研究表明,在饲粮中添加S O D m可以提高肉鸡血清中I g M含量及肠道S O D㊁谷胱甘肽过氧化物酶活性,降低肠道丙二醛含量,提高肠道胃蛋白酶㊁胰蛋白酶㊁脂肪酶活性以及总抗氧化能力㊂路浚齐[57]发现M S-S O D灌胃可以减轻高脂饮食对小鼠肠道屏障的损伤,并且可以改善小鼠的肠道菌群,促进对肠道屏障有益菌生长,形成良好的肠道微生态环境,从而对小鼠肠黏膜屏障形成保护作用㊂研究表明,给予杂交鲫(白鲫ɬˑ红鲫ȶ)纯化的M n-S O D肽可维持肠道黏膜屏障功能,恢复氧化还原平衡,表明M n-S O D 在肠道黏膜屏障功能中发挥重要作用,可作为饲料添加剂提高鱼类肠道免疫力[58]㊂综上所述,S O D在机体细胞损伤时能够清除R O S,对肠道黏膜屏障起保护和抗炎作用,通过抑制氧化应激和炎症反应从而改善机体肠道微生物,为机体肠道内有益菌的生长提供良好的生存条件,从而保护机体肠道健康㊂3.3改善机体肉品质抗氧化剂通过向自由基提供氢以延缓脂质氧化㊁颜色变化和微生物生长,从而延长肉类保质期,并且不会损害肉的感官特性[59]㊂当机体内自由基的产生与抗氧化剂的清除能力不平衡时,就会发生脂质氧化[60-62]㊂自由基和R O S破坏多种大分子和酶,影响动物的脂质氧化和健康状况,而S O D是一种重要的抗氧化酶化合物,它能够中和自由基从而影响肉和脂质过氧化水平[63]㊂因此,改善肉的氧化状态㊁增加氧化稳定性与减轻机体应激的有害影响是相关的[64]㊂研究表明,S O D m可以显著降低胸肌滴水损失㊁剪切力,对肉仔鸡嫩度有提高作用,并且可显著提高肉仔鸡胸肌和腿肌肌纤维密度,降低肌纤维直径,改善肉品质[65-67]㊂综上所述,S O D通过调节氧化与抗氧化平衡来调控机体肉和脂质的氧化水平,从而改善肉品质㊂4小结S O D作为机体内一种能够限制活性氧簇酶系统的酶,可以有效应对机体氧化应激,缓解机体衰老,具有抗炎症㊁增强机体免疫及抗辐射功能㊂在动物生产中能够用于缓解机体的氧化应激反应;改善机体肠道健康,促进肠道内有益菌生长;改善肉品质,提高养殖效益㊂但目前S O D在禽类㊁反刍动物上的应用研究仍较少,未来可以充分利用S O D的抗氧化㊁抗炎症㊁抗辐射等生理学特性,进一步深入探究S O D作为饲料添加剂的应用,挖掘更多的潜在价值,探明S O D的具体作用机制,对于促进动物高效生产和健康养殖具有重要意义㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1]石宝明,迟子涵.自由基对动物的危害及消除技术研究进展[J].饲料工业,2021,42(9):1-6.S H I B M,C H I ZH.R e s e a r c h p r o g r e s s o n t h e h a r mo ff r e e r a d i c a l s t o a n i m a l s a n d e l i m i n a t i o nt e c h n o l o g y[J].F e e dI n d u s t r y,2021,42(9):1-6.(i nC h i n e s e)[2]唐珍,王含彦,郭冬梅.抗氧化剂与自由基对肿瘤的调节研究进展[J].四川医学,2022,43(9):932-935.T A N GZ,WA N G H Y,G U OD M.R e s e a r c h p r o g r e s so n t h e r e g u l a t i o no f a n t i o x i d a n t sa n df r e er a d i c a l so nt u m o r s[J].S i c h u a n M e d i c a lJ o u r n a l,2022,43(9):932-935.(i nC h i n e s e)[3]王静嫄,陆文韬,陈春江,等.氧化应激对动物生产性能影响的研究进展[J].饲料研究,2023,46(4):156-159.WA N GJ Y,L U W T,C H E N C J,e t a l.R e s e a r c hp r o g r e s so nt h ee f f e c to fo x i d a t i v es t r e s so na n i m a lp r o d u c t i o n p e r f o r m a n c e[J].F e e d R e s e a r c h,2023,46(4):156-159.(i nC h i n e s e)[4] MA N N T,K E I L I N D.H a e m o c u p r e i n a n dh e p a t o c u p r e i n,c o p p e r-p r o t e i n c o m p o u n d s o f b l o o da n d l i v e r i n m a m m a l s[J].P r o c e e d i n g s o f t h eR o y a lS o c i e t y B,1938,126(844):303-315.[5]贾海红,李冰清.超氧化物歧化酶翻译后修饰的研究进展[J].生物技术通报,2022,38(2):237-244.J I A H H,L I B Q.A d v a n c e si n p o s t-t r a n s l a t i o n a lm o d i f i c a t i o n o f s u p e r o x i d e d i s m u t a s e[J].B i o t e c h n o l o g y B u l l e t i n,2022,38(2):237-244.(i nC h i n e s e)[6] T R I S T B G,H I L T O N J B,HA R E D J,e t a l.S u p e r o x i d e d i s m u t a s e1i nh e a l t ha n dd i s e a s e:H o wa0593期江慧琼等:超氧化物歧化酶的生理功能及其在动物生产中的应用前景f r o n t l i n e a n t i o x i d a n t b e c o m e s n e u r o t o x i c[J].A n g e w a n d t e C h e m i e,2021,60(17):9215-9246.[7] Y A N Z,L I U S,L I U Y,e t a l.E f f e c t s o f d i e t a r ys u p e r o x i d e d i s m u t a s e o n g r o w t h p e r f o r m a n c e,a n t i o x i d a n t c a p a c i t y a n dd i g e s t i v ee n z y m ea c t i v i t y o fY e l l o w-f e a t h e r b r o i l e r s d u r i n g t h e e a r l y b r e e d i n gp e r i o d(1-28d)[J].J o u r n a lo f A n i m a la n d F e e dS c i e n c e s,2022,31(3):232-240.[8] M C C O R D J M,F R I D O V I C H I.S u p e r o x i d ed i s m u t a s e:A ne n z y m i cf u n c t i o n f o r e r y t h r o c u p r e i n(h e m o c u p r e i n)[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,1969,244(22):6049-6055.[9] HU R,H EY,A R OWO L O M A,e t a l.P o l y p h e n o l s a sp o t e n t i a l a t t e n u a t o r s o f h e a t s t r e s s i n p o u l t r yp r o d u c t i o n[J].A n t i o x i d a n t s,2019,8(3):67. [10]J A HA U N A,G L O R I A B.A r e v i e w o ft h ec a t a l y t i cm e c h a n i s m o f h u m a n m a n g a n e s e s u p e r o x i d ed i s m u t a s e[J].A n t i o x i d a n t s,2018,7(2):25.[11]徐颢溪.超氧化物歧化酶综合利用研究进展[J].园艺与种苗,2014,8:59-62.X U H X.R e s e a r c h p r o g r e s s o n c o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o no fs u p e r o x i d e d i s m u t a s e[J].H o r t i c u l t u r e&S e e d,2014,8:59-62.(i nC h i n e s e)[12]徐蓉,卢明.铜及铜锌超氧化物歧化酶对神经保护作用的研究进展[J].国际神经病学神经外科学杂志,2011,38(5):461-463.X U R,L U M.R e s e a r c h p r o g r e s s o n t h en e u r o p r o t e c t i v e e f f e c t s o f c o p p e r a n d c o p p e r-z i n cs u p e r o x i d e d i s m u t a s e[J].J o u r n a lo f I n t e r n a t i o n a lN e u r o l o g y a n d N e u r o s u r g e r y,2011,38(5):461-463.(i nC h i n e s e)[13]冯伟,冯雅琪,徐晶雪.大蒜中超氧化物歧化酶提取方法研究[J].安徽农学通报,2021,27(5):19-20.F E NG W,F E N G Y Q,X U JX.S t u d y o ne x t r a c t i o nm e t h o d o f s u p e r o x i d e d i s m u t a s e f r o m g a r l i c[J].A n h u iA g r i c u l t u r a lS c i e n c eB u l l e t i n,2021,27(5):19-20.(i nC h i n e s e)[14] WU DD,J I NS,C H E N GRX,e t a l.H y d r o g e n s u l f i d ef u n c t i o n sa sa m i c r o-m o d u l a t o rb o u n da tt h ec o p p e ra c t i v es i t e o f C u/Z n-S O D t o r e g u l a t et h ec a t a l y t i ca c t i v i t y o f t h e e n z y m e[J].C e l l R e p o r t s,2023,42(7):112750.[15]张旭,张蕾,许鹏琳,等.锰超氧化物歧化酶的催化原理与酶活性调节机制[J/O L].生物化学与生物物理进展,2023.D o i:10.16476/j.p i b b.2022.0572.Z HA N G X,Z HA N G L,X U P L,e t a l.T h ec a t a l y t i cp r i n c i p l e a n d e n z y m e a c t i v i t y r e g u l a t i o nm e c h a n i s mo fm a n g a n e s e s u p e r o x i d ed i s m u t a s e[J/O L].P r o g r e s s i nB i o c h e m i s t r y a n d B i o p h y s i c s,2023.D o i:10.16476/j.p i b b.2022.0572.(i nC h i n e s e)[16] Z HA O H,Z HA N G R,Y A N X,e t a l.S u p e r o x i d ed i s m u t a se n a n o z y m e s:A n e m e r g i n g s t a rf o r a n t i-o x i d a t i o n[J].J o u r n a lo f M a t e r i a l s C h e m i s t r y B,2021,9(35):6939-6957.[17] N I U A,B I A N W P,F E N G S L,e t a l.R o l e o fm a n g a n e s es u p e r o x i d ed i s m u t a s e(M n-S O D)a g a i n s tC r(Ⅲ)-i n d u c e dt o x i c i t y i n b a c t e r i a[J].J o u r n a lo fH a z a r d o u sM a t e r i a l s,2021,403:123604.[18] S T O D D A R DBL,B R UHN K EJ,P O R T E R N,e t a l.S t r u c t u r e a n d a c t i v i t y o f t w o p h o t o r e v e r s i b l ec i n n a m a t e sb o u nd t o c h y m o t r y p s i n[J].B i o c he m i s t r y,1990,29(20):4871-4879.[19]刘小兰,刘晓红,张欣,等.M n-S O D与F e-S O D的结构和催化机理研究进展[J].有机化学,2003,1:30-36.L I U X L,L I U X H,Z HA N G X,e t a l.R e s e a r c hp r o g r e s s o n t h es t r u c t u r ea n dc a t a l y t i cm e c h a n i s mo fM n-S O D a n d F e-S O D[J].C h i n e s e J o u r n a l o fO r g a n i cC h e m i s t r y,2003,1:30-36.(i nC h i n e s e)[20] A C UÑA-C A S T R O V I E J O D,R A H I M I,A C UÑA-F E R NÁN D E Z C,e t a l.M e l a t o n i n,c l o c k g e n e sa n dm i t o c h o n d r i ai n s e p s i s[J].C e l l u l a ra n d M o l e c u l a rL i f eS c i e n c e s,2017,74(21):3965-3987. [21] N A G A R H,P I A OS,K I M CS.R o l eo fm i t o c h o n d r i a lo x i d a t i v e s t r e s s i n s e p s i s[J].A c u t e a n d C r i t i c a lC a r e,2018,3(2):65-72.[22]冉启艳,谭薇.超氧化物歧化酶在糖尿病视网膜病变中的研究进展[J].国际眼科杂志,2023,23(5):759-762.R A N Q Y,T A N W.R e s e a r c h p r o g r e s so f s u p e r o x i d ed i s m u t a s ei n d i a be t i c r e t i n o p a t h y[J].I n t e r n a t i o n a lE y eS c i e n c e,2023,23(5):759-762.(i nC h i n e s e)[23] C E Z A R E-G OM E SE A,M E J I A-D A-S I L V A L D C,P E R E Z-MO R A L S,e t a l.P o t e n t i a lo f m i c r o a l g a ec a r o t e n o id s f o r i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n[J].A p p l ie dB i o c h e m i s t r y a n dB i o t e c h n o l o g y,2019,188(3):602-634.[24] C O U L OM B I E R N,J A U F F R A I ST,L E B O U V I E RN.A n t i o x i d a n t c o m p o u n d s f r o m m i c r o a l g a e:Ar e v i e w[J].M a r i n eD r u g s,2021,19(10):549. [25]林继辉,陈莎莎,陈梓嫔,等.余甘子果超氧化物歧化酶提取工艺优化及抗氧化性研究[J].云南民族大学学报(自然科学版),2023,32(2):199-208.L I NJ H,C H E N S S,C H E N Z P,e t a l.S t u d y o ne x t r a c t i o n p r o c e s s o p t i m i z a t i o n a n d a n t i o x i d a n ta c t i v i t y o fs u p e r o x i d e d i s m u t a s ef r o m P h y l l a n t h u se m b l i c af r u i t[J].J o u r n a l o f Y u n n a n M i n z uU n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e sE d i t i o n),2023,32(2):159中国畜牧兽医51卷199-208.(i nC h i n e s e)[26]崔红霞.超氧化物歧化酶模拟物对肉仔鸡生长性能和抗氧化的影响[J].哈尔滨:东北农业大学,2019.C U IH X.E f f e c t so f s u p e r o x i d ed i s m u t a s em i m i c so ng r o w t h p e r f o r m a n c e a n d a n t i o x i d a n t c a p a c i t y o fb r o i l e r s[J].H a r b i n:N o r t h e a s t A g r ic u l t u r a lU n i v e r s i t y,2019.(i nC h i n e s e)[27] A HMA D P,UMA R S,S HA R MA S.M e c h a n i s m o ff r e e r a d i c a l s c a v e ng i n g a n dr o l eo f ph y t o h o r m o n e si np l a n t su n d e ra b i o t i cs t r e s s e s[A].P l a n t A d a p t a t i o na n dP h y t o r e m e d i a t i o n[C].L o n d o n:S p r i n g e r,2010.[28] S O N G J,MA D,Y I N J,e t a l.G e n o m e-w i d ec h a r a c t e r i z a t i o na n de x p r e s s i o n p r o f i l i n g o f s q u a m o s ap r o m o t e r b i n d i n g p r o t e i n-l i k e(S B P)t r a n s c r i p t i o nf a c t o r si n w h e a t(T r i t i c u m a e s t i v u m L.)[J].A g r o n o m y,2019,9(9):527.[29] HA R D I A N Y N S,R E M I F T A P U T R A M A,P E N A N T I A N R M,e t a l.E f f e c t s o f f a s t i n g o nF O X O3e x p r e s s i o na sa na n t i-a g i n g b i o m a r k e r i nt h el i v e r[J].H e l i y o n,2023,9(2):e13144. [30]J I A N G Y,Y A N F,F E N GZ,e t a l.S i g n a l i n g n e t w o r ko f f o r k h e a d f a m i l y o f t r a n s c r i p t i o n f a c t o r s(F O X O)i nd ie t a r y r e s t r i c t i o n[J].C e l l s,2019,9(1):100.[31]燕瑞,吴炼金,易艳平,等.关于S O D抗衰老主要机理探讨[J].南昌师范学院学报,2000,6:50-51.Y A N R,WU LJ,Y I Y P,e t a l.D i s c u s s i o no nt h em a i nm e c h a n i s m o fS O D a n t i-a g i n g[J].J o u r n a lo fN a n c h a n g N o r m a l U n i v e r s i t y,2000,6:50-51.(i nC h i n e s e)[32]张小锐,程肖蕊,王健辉,等.S O D模拟物A E O L-10150延长S AM R1小鼠平均寿命并抑制衰老相关分泌表型[J].神经药理学报,2018,8(2):48.Z HA N G XR,C H E N G X R,WA N GJH,e t a l.S O Dm i m e t i cA E O L-10150p r o l o n g st h ea v e r a g e l i f es p a no fS AM R1m i c ea n di n h i b i t sa g i n g-r e l a t e ds e c r e t o r yp h e n o t y p e[J].A c t a N e u r o p h a r m a c o l o g i c a,2018,8(2):48.(i nC h i n e s e)[33]张惠琴,李金华,张玉英.奥克丁(S O D)抗炎作用的实验研究[J].中国血液流变学杂志,2005,3:382-383.Z HA N G H Q,L I J H,Z HA N G Y Y.T e s ts t u d y o ft h ea n t i-f l a m m a t o r y e f f e c to f O c g o t e i n(s u p e r o x i d ed i s m u t a s e)[J].C h i ne s eJ o u r n a lof H e m o r h e o l og y,2005,3:382-383.(i nC h i n e s e)[34]袁玮,张岫美,李应全,等.超氧化物歧化酶抗炎作用研究[J].山东医科大学学报(医学版),1986,3:39-42.Y U A N W,Z HA N G X M,L I Y Q,e t a l.A n t i-i n f l a m m a t o r y e f f e c t o f s u p e r o x i d e d i s m u t a s e[J].J o u r n a l o f S h a n d o n g U n i v e r s i t y(H e a l t hS c i e n c e s),1986,3:39-42.(i nC h i n e s e)[35]童荣生,叶松柏.超氧化物歧化酶及其脂质体的抗炎作用研究[J].中国药业,1996,11:28-29.T O N G R S,Y E S B.A n t i-i n f l a m m a t o r y e f f e c t so fs u p e r o x i d e d i s m u t a s e a n d i t s l i p o s o m e[J].C h i n aP h a r m a c e u t i c a l s,1996,11:28-29.(i nC h i n e s e) [36]马玉,李研,骆亚莉,等.肿瘤坏死因子-α在慢性炎症与肿瘤发生中的作用[J].中国临床药理学杂志,2022,38(12):1419-1423.MA Y,L I Y,L U O Y L,e t a l.T h er o l eo ft u m o rn e c r o s i s f a c t o r-αi n c h r o n i c i n f l a m m a t i o n a n dt u m o r i g e n e s i s[J].T h eC h i n e s eJ o u r n a lo f C l i n i c a lP h a r m a c o l o g y,2022,38(12):1419-1423.(i nC h i n e s e)[37] V O U L D O U K I SI,L A C A N D,K AMA T E C,e t a l.A n t i o x i d a n ta n d a n t i-i n f l a m m a t o r y p r o p e r t i e s o f aC u c u m i s m e l o L C.e x t r a c t r i c h i n s u p e r o x i d ed i s m u t a se a c t i v i t y[J].J o u r n a l o fE t h n o p h a r m a c o l o g y,2004,94(1):67-75.[38] Z A I N UM IC M,S I R E G A R G A,W I J A Y A D W,e t a l.C o m p a r i s o ne n t e r a l s u p e r o x i d ed i s m u t a s e1I Ua n d5I Uf r o m C u c u m i sm e l o L.Ce x t r a c tc o mb i n e dw i t h g l i a d i na sa na n t i o x i d a n ta n da n t i-i n f l a m m a t o r yi nL P S-i n d u c e ds e p s i sm o d e l r a t s[J].H e l i y o n,2022,8(8):e10236.[39] Z HA N G Z.R e s e a r c h a d v a n c e s o n t i l a p i as t r e p t o c o c c o s i s[J].P a t h o g e n s,2021,10(5):558.[40] WA N GJ.N e u t r o p h i l s i n t i s s u e i n j u r y a n dr e p a i r[J].C e l l a n dT i s s u eR e s e a r c h,2018,371(3):531-539.[41] B A O W,X I N G H,C A OS,e t a l.N e u t r o p h i l s r e s t r a i ns e p s i s a s s o c i a t e d c o a g u l o p a t h y v i a e x t r a c e l l u l a rv e s i c l e sc a r r y i n g s u p e r o x i d ed i s m u t a s e2i nam u r i n em o d e l o f l i p o p o l y s a c c h a r i d e i n d u c e d s e p s i s[J].N a t u r eC o m m u n i c a t i o n s,2022,13(1):4583.[42]徐军发,凌天翼,唐俊杰.抗伤寒沙门菌S O D抗体的免疫保护作用[J].贵州医科大学学报,1997,3:17-20.X UJF,L I N G T Y,T A N GJJ.I m m u n e p r o t e c t i v ee f f e c t o f S O Da n t i b o d y a g a i n s t S a l m o n e l l a T y p h i[J].J o u r n a lo f G u i z h o u M e d i c a l U n i v e r s i t y,1997,3:17-20.(i nC h i n e s e)[43]龚珊,蒋星红,周晓鸥,等.超氧化物歧化酶(S O D)对免疫功能的抑制[J].中国血液流变学杂志,2001,4:262-264.G O N GS,J I A N G X H,Z H O U X O,e t a l.I n h i b i t i o no fi m m u n e f u n c t i o nb y s u p e r o x i d ed i s m u t a s e(S O D)[J].C h i n e s e J o u r n a l o f H e m o r h e o l o g y,2001,4:262-264.259。

一、被发现1969年，McCord和Fridovich发现SOD，根据所含金属辅基不同，超氧化物歧化酶(SOD)可分为CuZn-SOD、Fe-SOD、Mn-SOD和Ni-SOD四类。

其中CuZn-SOD主要存在于真核细胞的细胞浆中，如猪血、鸭血、猪肝等动物血液和内脏器官等组织中;Mn-SOD存在于真核细胞的线粒体、细菌中;Fe-SOD只存在于原核细胞中，如海藻中的螺旋藻、铁钉叶等;Ni-SOD是最近发现只存在于某些极少数原核细菌中。

SOD 分布很广，几乎从哺乳动物到细菌，以及植物中均存在。

正常情况下仅存在于细胞溶质中，存在于高等动物的红细胞、肝、脑组织中，在微生物中主存于需氧菌。

SOD的制备方法随原料而异。

目前国际上制备SOD的主要原料有：动物血、微生物和动物组织。

作为药物大都是以血球为原料提取CuZn-SOD，即使以富含Mn-SOD的牛肝为原料，在生产中也要通过螯金属离子制成CuZn-SOD。

国内生产SOD的资源主要来自牛猪羊等动物的血液组织。

我国动物血如牛、羊、猪血大都未被利用，如若综合利用动物血中提取SOD，则具有一定实际意义。

二、SOD的提取途径1、动物(主要铜锌CuZn-SOD、少量锰Mn-SOD)：从各种哺乳动物血液、肝脏、脑中提取。

其它：从蚯蚓、蜂王浆、啤酒废酵母等中提取。

2、微生物：利用芽孢杆菌(Bacillus)(铁Fe-SOD)、棕色固氮菌(铁Fe-SOD)、菌株乳酸菌生产SOD;从活性干酵母中提取SOD;从伤寒沙门氏菌、大肠杆菌发酵、钝顶螺旋藻(铁Fe-SOD)、酵母菌(铜锌CuZn-SOD)中提取SOD;从细菌菌株(锰Mn-SOD)中提取SOD。

3、植物(高等植物含有两种类型的SOD，Mn-SOD和Cu.Zn-SOD)：从沙棘果、玉米(复合酶)、芦荟、仙人掌、莴苣叶、茶叶、竹叶、大蒜、凤眼莲(铜锌CuZn-SOD)、绿豆、烟草、蚕豆叶片、余甘子、山楂、小白菜(锰Mn-SOD)、刺梨(铜锌CuZn-SOD)、高等植物(串叶松香草SOD-L)等均可提取SOD。

超氧化物歧化酶的生产技术概述超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，缩写为SOD）是一种广泛存在于生物体中的酶，具有重要的生理功能。

它通过将超氧阴离子（O2-）转化为氧分子（O2）和氢氧离子（H2O2），起到抗氧化和抗炎作用。

在工业应用和科学研究中，人们对SOD的生产技术进行了深入研究和开发。

本文将介绍超氧化物歧化酶的生产技术，主要包括酶源的选择、发酵条件的优化以及酶的提取和纯化过程。

酶源的选择超氧化物歧化酶广泛存在于动、植物以及微生物等生物体中。

不同生物体中的SOD具有不同的特点和催化活性，因此在生产过程中需要根据需求选择合适的酶源。

常用的酶源包括黄豆、大豆、绿豆等植物，以及人体组织中的淋巴细胞、红细胞和肝细胞等。

此外，一些微生物如大肠杆菌、酵母等也可以作为SOD的酶源。

在选择酶源时，需要考虑生产成本、酶的活性以及生物安全性等因素，综合评估选择合适的酶源。

发酵条件的优化超氧化物歧化酶的生产通常借助于发酵技术，通过培养和扩增酶源生物体，使其表达和产生更多的SOD。

为了提高酶的产量和活性，需要对发酵条件进行优化。

1.培养基选择：根据酶源的不同，选择适宜的培养基组分和配方。

常用的培养基包含碳源、氮源、矿质盐和缓冲剂等。

其中，添加适量的辅助因子如镁离子、重金属离子等可提高发酵效果。

2.发酵温度和pH值：适宜的发酵温度和pH值能够促进酶的生长和表达。

常见的发酵温度为25°C-37°C，pH值为6.0-8.0。

需要根据酶源的特性进行调节。

3.氧气供应：超氧化物歧化酶是一种依赖氧气的酶，因此需要提供足够的氧气供应。

常用的发酵方式包括摇瓶培养和槽式发酵，通过控制搅拌速率和通气速率等参数来满足氧气需求。

4.发酵时间：合理控制发酵时间有助于提高SOD的产量和活性。

通常情况下，发酵时间在24-72小时之间。

酶的提取和纯化在获得发酵液后，需要对中含有SOD的细胞或液体进行酶的提取和纯化，以提高酶的纯度和活性。

超氧化物歧化酶(SOD)的生产技术引言超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase, SOD）是一种重要的酶类物质，可以将细胞内的超氧自由基转化为氢过氧化物和氧气，起到保护细胞免受氧化损伤的作用。

SOD的生产技术对于维护细胞的正常功能具有重要意义。

本文将介绍SOD的生产技术，以及常用的生产方法和工艺。

SOD的生产方法SOD的生产方法可以分为化学合成和生物合成两大类。

化学合成是通过化学反应合成SOD，这种方法简单但成本较高，并且产物纯度较低。

生物合成是利用生物体内的细胞合成SOD，这种方法具有高效、环保、产物纯度高等优点。

常用的SOD生产工艺1.发酵法：发酵法是生产SOD的常用工艺之一。

通过选用高效的SOD产生菌株，如大肠杆菌、曲霉等，将其加入到适宜的培养基中进行培养和发酵。

在培养过程中，要控制适宜的温度、pH值和培养时间等因素，以促进菌体的生长和SOD的合成。

2.超声波法：超声波法是一种物理方法，通过超声波的作用将SOD从生物源中提取出来。

这种方法操作简便，提取效率高，但需要使用专门的超声波提取设备。

3.冷冻法：冷冻法是利用冷冻技术将SOD从细胞中释放出来。

将含有SOD的细胞悬浮液经过低温冷冻处理，然后迅速解冻，细胞被破坏后，SOD从细胞中释放出来。

这种方法可用于大规模的SOD生产。

SOD生产技术的优化与创新为了提高SOD的产量和纯度，越来越多的研究人员致力于优化和创新SOD的生产技术。

以下是一些值得关注的技术和方法：1.基因工程技术：通过基因工程技术，可以将SOD的基因导入到高效表达的宿主中，从而实现大规模的SOD产生。

这种方法可以大大提高SOD的产量和纯度，并且可以对SOD进行结构与功能的改良。

2.提高发酵条件：通过调整发酵条件，如温度、pH值、培养基成分等，可以促进SOD的产生和合成。

同时，研究人员还可以通过优化发酵过程中的氧气供应、搅拌速度等参数，提高SOD的产量。

3.组合生产技术：将不同的SOD产生菌株或基因组合在一起，可以实现多种SOD的同时产生。

超氧化物歧化酶生产方法(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--紫草种籽超氧化物歧化酶提取方法：属于生物工程领域，涉及一种紫草种籽ＳＯＤ及其用提取紫草种籽油后的残渣为原料，用生物工程装置提取紫草种籽ＳＯＤ的方法，迄今为止紫草种籽是植物中ＳＯＤ含量最高、质量最好、最有提取价值的唯一原料，含量为２０万Ｕ／公斤种籽，是用任何动物血提取的ＳＯＤ所不能比拟的，创下了国内外唯一的用植物提取ＳＯＤ的记录，不仅填补了国内外空白，在科学研究上也是一个重大突破，它将在人类的延年益寿、防衰抗皱、抗紫外线辐射、清除人体内氧自由基保证身体健康上做出巨大的贡献。

超氧化物歧化酶耐高温、不失活的制备方法：该方法是在提取的固体粉末状超氧化物歧化酶中加入２—８％固体状保护剂，该方法是将它们按上述比例混匀后再进行冻干处理。

该技术保证了添加超氧化物歧化酶的产品，如化妆品、口服液、啤酒、牛奶等等中的超氧化物歧化酶酶活力的稳定性，并扩充了产品开发和应用范围，相对保证了含超氧化物歧化酶的产品在高温工艺中及常温储存下不易变质。

从鸡雏胴体中提取超氧化物歧化酶的方法：取雏鸡胴体将其绞碎、浸泡、过滤、离心，将上清液在一定时间和温度控制下，加入丙酮提取超氧化物歧化酶，本发明用鸡场孵化鸡雏淘汰的蛋用公雏鸡胴体为原料，变废为宝产生高附加值，雏鸡与人无共患病，避免造成如牛、羊、猪血来源的污染，其工艺简单、产率高、活性好、利润高，并可提取一系列副产物，如表皮生长因子、精细蛋白、氨基酸等，为大批量生产超氧化物歧化酶开辟了广阔的前景。

重组人源锰超氧化物歧化酶的制备工艺：属于生物工程技术领域，其特点是先进行工程菌扩增，收集菌体，然后将菌体裂解，加热处理后离心取可溶部分，经离子交换柱层析纯化。

本发明具有工艺流程简便、ＳＯＤ半衰期长、质量稳定、单位成本低等特点，产品不仅可用于化妆品、保健品等民用领域，更适用于医疗领域。