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1　SOD的发现和研究进展1

1.1 SOD的发现1

1.2　SOD的研究现状2

1.2.1 SOD的理论研究3

1.2.2 SOD的药用研究4

1.2.3 SOD的应用研究5

1.2.4 rh SOD分子生物学研究的进展及问题6

参考文献8

2　SOD的种类与分布11

2.1　概述11

2.2　微生物中SOD的种类与分布12

2.2.1 SOD在原核微生物中的种类与分布12

2.2.2 SOD在真核微生物中的种类与分布13

2.2.3　SOD在寄生虫中的分布13

2.2.4 SOD在藻类生物中的分布13

2.3　植物SOD的种类与分布14

2.3.1 植物SOD的种类与分布14

2.3.2 植物SOD在抗逆中的作用15

2.4　动物SOD的种类与分布16

2.4.1 人SOD的种类与分布16

2.4.2 人Mn-SOD与疾病17

2.4.3 SOD在动物组织及器官中的分布18

参考文献19

3　SOD的分子结构22

3.1　SOD分子的一级结构22

3.1.1 Cu,Zn-SOD的氨基酸组成及一级结构22

3.1.2 Mn-SOD的一级结构24

3.1.3 EC-SOD的一级结构24

3.1.4 Fe-SOD的一级结构26

3.2 SOD分子的高级结构28

3.2.1 Cu,Zn-SOD分子的高级结构28

3.2.2 Mn-SOD分子的高级结构32

3.2.3 EC-SOD分子的高级结构33

3.2.4 Fe-SOD分子的高级结构35

3.3　SOD的活性中心37

3.3.1 Cu,Zn-SOD的活性中心及其催化机理37

3.3.2 EC-SOD的活性中心45

3.3.3 Mn-SOD的活性中心45

3.3.4 Fe-SOD的活性中心47

3.4 Fe/Mn-cSOD的分子结构48

3.4.1 Fe/Mn-cSOD简介48

3.4.2 Ps Fe/Mn-cSOD单体的结构50

3.4.3 Ps Fe/Mn-cSOD四聚体的结构51

3.4.4 Ps Fe/Mn-cSOD的活性中心51

参考文献54

4　SOD与生物进化57

4.1　活性氧是生物进化的动力57

4.2　SOD的进化59

4.3　SOD基因的表达与调控65

4.4　SOD的基因和转基因操作66

4.5　SOD与生存期调节67

4.5.1 生命周期的延长和抗氧化应力提高间的关系67

4.5.2 SOD延长生命周期的组织特异性67

4.5.3 SOD延长生命周期的机理67

4.6 Cu,Zn-SOD的外显子基因与Cu,Zn-SOD分子结构的进化机制假说67

参考文献69

5　SOD的理化特点70

5.1 SOD全酶的相对分子质量及亚基相对分子质量70

5.1.1 Cu,Zn-SOD的相对分子质量、亚基数及铜锌含量70

5.1.2　Mn-SOD的相对分子质量及亚基相对分子质量71

5.1.3 Fe-SOD的相对分子质量及亚基的相对分子质量72

5.2　SOD的氨基酸组成及特点73

5.2.1 Cu,Zn-SOD的氨基酸组成及特点73

5.2.2 Mn-SOD的氨基酸组成及特点76

5.2.3 Fe-SOD的氨基酸组成及特点77

5.2.4 EC-SOD的氨基酸组成及特点79

5.3　金属辅基与酶活性79

5.4　SOD的电泳性质80

5.5　SOD的光谱性质82

5.5.1 Cu,Zn-SOD的吸收光谱82

5.5.2 Mn-SOD的吸收光谱84

5.5.3 Fe-SOD的吸收光谱85

5.6　电子顺磁共振（EPR）波谱86

5.7　SOD的稳定性87

5.7.1 变性剂和还原剂87

5.7.2　SOD的热稳定性88

5.7.3 SOD的pH稳定性89

5.8　SOD的特殊反应90

5.8.1 对氰化物的敏感性90

5.8.2 SOD对H2O2的敏感性90

5.8.3 氯仿-乙醇对SOD活性的影响90

5.9　SOD的活性保护与失活作用90

5.9.1 糖类对SOD活性的保护91

5.9.2 有机酸对SOD活性的影响91

5.9.3 还原剂对Cu,Zn-SOD的失活和还原作用91

5.9.4 SOD与电离辐射92

5.9.5　金属螯合作用92

参考文献92

6　SOD的化学修饰94

6.1　设计酶化学修饰的注意点94

6.2　酶化学修饰方法的选择95

6.2.1 修饰反应专一性的控制95

6.2.2 修饰程度和修饰部位的测定97

6.2.3 化学修饰反应条件的控制97

6.3　对SOD特殊氨基酸残基侧链基团的化学修饰98

6.3.1 对精氨酸残基的修饰98

6.3.2 对组氨酸残基的修饰99

6.3.3 对半胱氨酸残基的修饰99

6.4　对SOD非活性部位的赖氨酸残基的修饰99

6.4.1 PEG对SOD的修饰99

6.4.2 多糖类物质对SOD的化学修饰102

6.4.3 聚烯属烃基氧化物对SOD的化学修饰102

6.5　SOD化学修饰实例104

6.5.1 PEG修饰SOD104

6.5.2 低分子肝素（LMWH）修饰SOD104

6.5.3 牛血清白蛋白修饰SOD104

6.5.4　棕榈酸修饰SOD105

6.5.5 右旋糖酐对SOD的化学修饰105

6.5.6　β-环糊精对SOD的化学修饰105

6.6　修饰SOD的性质106

6.6.1 在血液中的半衰期106

6.6.2 修饰SOD的免疫原性106

6.6.3 修饰SOD的抗炎活性107

6.6.4 修饰SOD的膜通透能力107

6.6.5 修饰SOD体内分布的改变107

6.6.6 修饰SOD理化性质的改变108

6.7　酶化学修饰动力学108

6.7.1 Ray-Koshland方法109

6.7.2 邹承鲁作图法109

6.7.3 酶化学修饰的动力学机制117

6.7.4 酶活性修饰过程中底物反应动力学119

6.8　超氧化物歧化酶化学修饰的展望123

参考文献124

7　SOD的分子生物学127

7.1 Cu,Zn-SOD的分子生物学127

7.1.1 Cu,Zn-SOD的基因特征127

7.1.2 Cu,Zn-SOD表达的调控132

7.1.3 Cu,Zn-SOD基因的克隆与表达133

7.1.4 不同细胞定位的Cu,Zn-SOD基因结构差异136

7.1.5 植物SOD基因的组织特异性表达136

7.2　Mn-SOD的分子生物学137

7.2.1 人Mn-SOD的分子生物学特性137

7.2.2 Mn-SOD表达的调控139

7.2.3 人Mn-SOD启动子的突变导致人Mn-SOD在癌细胞中表达减少140

7.2.4 果蝇Mn-SOD基因特征148

7.2.5 hMn-SOD基因的克隆与表达148

7.2.6 心脏缺血再灌流中，通过氧化还原信号传递将死亡信号转变成生存信号149

7.3 EC-SOD的分子生物学154

7.3.1 人类EC-SOD的基因结构154

7.3.2 EC-SOD启动子的结构154

7.3.3 EC-SOD基因的调控154

7.3.4 EC-SOD转录和表达的调节156

7.3.5 人EC-SOD基因的突变157

7.3.6 hEC-SOD的克隆与表达157

7.4 Fe-SOD的分子生物学158

7.4.1 甲藻Fe-SOD的前导序列与在多细胞器中的定向转运分析158

7.4.2 水稻圆锥花序Fe-SOD164

参考文献167

8　SOD的药理与毒理活性170

8.1 概述170

8.2　SOD的抗辐射作用171

8.2.1 放射损伤及其分类171

8.2.2 放射损伤的机制173

8.2.3 SOD对放射损伤的防护作用及其机制175

8.3　SOD与糖尿病的慢性并发症176

8.3.1 糖尿病的慢性并发症（DCC）176

8.3.2 氧化应激与DCC177

8.3.3 Mn-SOD与DCC的关系177

8.4　SOD与肺病179

8.4.1 氧化应激与肺病179

8.4.2 肺组织中的SOD179

8.4.3 EC-SOD与肺病180

8.5　SOD的抗炎作用181

8.5.1 炎症181

8.5.2 自由基与炎症181

8.5.3 SOD的抗炎作用182

8.6 SOD在缺血再灌流损伤中的作用183

8.6.1 缺血再灌流与氧化应激183

8.6.2　SOD与缺血再灌流185

8.7　SOD在心血管疾病中的作用186

8.7.1 心血管疾病的病理生理学186

8.7.2 氧自由基与CVD188

8.7.3 SOD与CVD189

8.8　SOD在脑组织中的调控作用189

8.9　SOD对肿瘤的作用189

8.9.1 自由基与肿瘤189

8.9.2 SOD与肿瘤190

8.10　抗衰老及其他190

8.10.1 SOD抗衰老的作用190

8.10.2 SOD的其他药理活性191

8.11 SOD的毒理研究192

参考文献193

9　SOD与氧自由基198

9.1　氧自由基的种类和特性198

9.1.1 自由基的性质198

9.1.2 超氧阴离子自由基（O？）200

9.1.3　羟基自由基（·OH）203

9.1.4　NO自由基205

9.1.5 过氧化氢207

9.1.6 脂质过氧化209

9.2 SOD与氧自由基的关系214

9.2.1 SOD与自由基214

9.2.2 氧自由基的相互作用215

9.2.3 NO、O？与SOD的关系217

9.3 自由基生物学221

9.3.1 氧自由基在生物体内的作用221

9.3.2 生物体内自由基的产生与清除223

参考文献233

10　抗氧酶与天然抗氧剂235

10.1　生物体内的重要抗氧酶235

10.1.1 超氧化物歧化酶（SOD）235

10.1.2 过氧化氢酶和过氧化物酶236

10.1.3 谷胱甘肽过氧化物酶238

10.1.4　谷胱甘肽转硫酶241

10.1.5 其他过氧化物酶243

10.1.6 过氧化氢酶与谷胱甘肽过氧化物酶的协同作用245

10.2　天然抗氧剂245

10.2.1 天然抗氧剂的分类246

10.2.2 重要的天然抗氧剂246

10.3　超氧化物还原酶（SOR）253

10.3.1 SOR的分子结构253

10.3.2 SOR催化作用的特点255

10.3.3 SOR催化作用的机制256

10.3.4 SOR的生物学意义256

10.4　衰老与氧化损伤256

10.4.1 衰老与氧化应激256

10.4.2 热休克蛋白（Hsp）257

10.4.3 衰老过程中氧化损伤产物的积累和酶的失活258

10.4.4 衰老氧化损伤理论的含义259

参考文献259

11　类SOD的结构与功能262

11.1 类SOD的来源及其简易判别法262

11.2 含SOD和类SOD的植物资源262

11.3　天然类SOD活性化合物265

11.3.1 大分子类SOD活性化合物265

11.3.2 小分子类SOD活性化合物266

11.4　海洋生物抗氧剂的研究与开发268

11.4.1 大分子自由基清除剂268

11.4.2 小分子天然抗氧剂269

11.5　SOD的模拟研究270

11.5.1 SOD的模拟研究现状270

11.5.2 Cu,Zn-SOD的模拟275

11.5.3 Mn-SOD的模拟276

11.5.4　Fe-SOD的模拟276

11.5.5 SOD的功能模拟276

11.5.6 模拟类SOD活性化合物——胶束化合物277

11.6　类SOD的活性测定278

参考文献278

12　SOD同工酶281

12.1　同工酶的概念281

12.1.1 同工酶形成的结构基础281

12.1.2 同工酶的应用285

12.2　同工酶的分离、纯化及鉴定286

12.2.1 几种常用的分离和测定同工酶的方法287

12.2.2 同工酶类型的鉴别288

12.3　SOD同工酶谱带的鉴定290

12.3.1 实验方法290

12.3.2 土豆伤愈组织的SOD同工酶291

12.4　SOD同工酶292

12.4.1 SOD同工酶的来源和分类293

12.4.2 SOD同工酶的研究和应用295

参考文献297

13　SOD活性的测定300

13.1　直接法与间接法301

13.1.1 直接法301

13.1.2 间接法301

13.2　最常用的SOD测活方法302

13.2.1 黄嘌呤氧化酶-细胞色素c法（McCord法）302

13.2.2 经典连苯三酚自氧化法（改良Marklund法）303

13.2.3　微量连苯三酚法（325 nm法）305

13.2.4 黄嘌呤氧化酶-NBT还原法305

13.2.5 化学发光法307

13.3　SOD活性的一般测定方法308

13.3.1 MTT法309

13.3.2 硝酸盐法310

13.3.3 肾上腺素自氧化法311

13.3.4　极谱氧电极法312

13.3.5 氯化NBT还原法313

13.3.6 盐酸羟胺发色法316

13.3.7　羟多巴胺法317

13.3.8　光化学法318

13.3.9 免疫学方法319

13.3.10 电泳法321

13.4 Cu,Zn-SOD、Mn-SOD和Fe-SOD的鉴别与活性测定322

13.4.1 Mn-SOD和Cu,Zn-SOD的鉴别322

13.4.2 Fe-SOD活性测定324

13.5　SOD测活方法的比较325

13.5.1 SOD三种测活方法的比较325

13.5.2 建议在SOD测活方法中采用参照品方法328

参考文献329

14　SOD纯度的鉴定331

14.1　根据SOD的比活鉴定331

14.2 根据SOD的均一性鉴定332

14.2.1 电泳分析法332

14.2.2 高效凝胶色谱分析法338

14.2.3　超速离心法339

14.3　根据SOD某些特殊理化性质的鉴别法340

14.3.1 根据金属离子含量的分析法341

14.3.2 根据最大紫外吸收鉴别法341

14.3.3　根据相对分子质量鉴别法341

14.3.4 根据SOD的构象融点温度鉴别法342

14.3.5　末端分析法343

参考文献347

15　SOD的制备技术348

15.1 SOD分离纯化的一般原则348

15.1.1 建立一个可靠和快速的测活方法348

15.1.2 SOD原料的选择348

15.1.3 SOD提取方法的选择349

15.1.4　SOD纯化方法的选择351

15.2　SOD分离纯化中的关键技术363

15.2.1 SOD原料的预处理365

15.2.2 SOD层析技术的选择367

15.2.3　超滤技术368

15.2.4　变复性技术368

15.3　SOD的制备技术（实例）369

15.3.1 动物血SOD的制备技术370

15.3.2 人肝Mn-SOD的制备方法371

15.3.3 植物SOD的制备方法371

15.3.4 微生物SOD的制备技术373

15.3.5 基因重组人SOD的制备技术376

参考文献381

16　SOD在医药上的应用研究385

16.1 自由基与疾病385

16.1.1 自由基与环境污染385

16.1.2 药物、毒物与自由基的关系386

16.1.3 自由基与氧中毒388

16.1.4 自由基与辐射损伤388

16.1.5 自由基与衰老389

16.1.6 自由基与癌391

16.2　SOD与疾病393

16.2.1 SOD与辐射防护393

16.2.2 SOD与自身免疫性疾病397

16.2.3 SOD与心血管疾病399

16.2.4　SOD与缺血再灌流400

16.2.5　SOD与肿瘤402

16.3 SOD临床应用的最新动态404

16.3.1 动脉粥样硬化404

16.3.2 糖尿病405

16.3.3 慢性阻塞性肺疾病406

16.3.4 关节病407

16.3.5 肌萎缩性侧索硬化症408

16.3.6 佩罗尼病408

16.3.7 SOD在眼疾防治上的应用409

16.3.8 现代病的预防与治疗410

16.3.9 呼吸窘迫综合征的早产儿410

16.4 我国药用SOD的研究与进展411

16.4.1 化学部分411

16.4.2 药理、毒理部分414

16.4.3 药代动力学研究415

16.4.4 生物利用度研究416

16.4.5 临床试验416

参考文献418

17 SOD在工业上的应用420

17.1 SOD在食品工业上的应用420

17.1.1 SOD在食品中的存在形式420

17.1.2 SOD的抗氧化作用421

17.1.3 SOD口服有效性的研究421

17.1.4 提高蛋白质（酶）及肽类药物生物利用度的方法426

17.2 SOD在日化工业上的应用428

17.2.1 SOD在护肤品上的应用429

17.2.2 SOD对牙齿、口腔的保健作用437

参考文献438

18 SOD在农业上的应用440

18.1 植物体内活性氧的形成及其作用440

18.1.1 植物体内超氧阴离子（O？）的形成及作用441

18.1.2 植物体内过氧化氢（H2O2）的形成及作用442

18.1.3 羟自由基（·OH）的形成机理442

18.1.4 单线态氧（1O2）的形成机理442

18.1.5 活性氧在植物细胞中的作用442

18.2 抗氧酶与植物抗逆性的关系443

18.2.1 SOD与植物抗逆性的关系443

18.2.2 过氧化氢酶（CAT）与植物抗逆性的关系444

18.2.3 谷胱甘肽还原酶（GR）444

18.2.4 抗坏血酸过氧化物酶（APx）445

18.2.5 部分抗氧剂的作用445

18.2.6 环境对抗氧化的影响447

18.2.7 植物抗氧化能力的基因工程448

18.3 转基因植物450

18.3.1 转SOD基因对农作物的抗逆研究450

18.3.2 植物基因的转化方法454

18.3.3 利用转基因植物生产生物药460

18.4 动植物转SOD基因的制备方法463

18.4.1 转基因动物SOD的制备方法463

18.4.2 转基因植物SOD的制备方法464

18.5 SOD在果蔬上的应用465

18.5.1 发展类SOD水果的原动力465

18.5.2 类SOD水果的微生态学基础465

18.5.3 类SOD产品的性能466

18.5.4 类SOD水果及其功能466

18.5.5 我国类SOD水果的生产现状466

18.6 SOD在农业上的应用前景467

参考文献469

附录 本书英文缩写一览表473