第五六章鐵-硫蛋白和其他非血紅素鐵蛋白

1、第五章第五章 鐵鐵- -硫蛋白和其他非血硫蛋白和其他非血紅素鐵蛋白紅素鐵蛋白u(yù)第一節(jié)第一節(jié) 鐵載體鐵載體 (siderophores)u第二節(jié)第二節(jié) 鐵蛋白鐵蛋白 (ferritin)u第三節(jié)第三節(jié) 鐵傳遞蛋白鐵傳遞蛋白 (transferrin,Tf)u第第四四節(jié)節(jié) 鐵硫蛋白鐵硫蛋白 ( FeS protein) 血紅素蛋白血紅素蛋白(heme)和和非血紅素蛋白非血紅素蛋白(nonheme) 非血紅素蛋白非血紅素蛋白 鐵蛋白：鐵蛋白：貯存鐵貯存鐵 鐵傳遞蛋白：鐵傳遞蛋白：輸送鐵輸送鐵 鐵硫蛋白：鐵硫蛋白：傳遞電子傳遞電子 蚯蚓血紅蛋白：蚯蚓血紅蛋白：載氧載氧 NiFeNiFe氫化酶：氫化酶：

2、催化催化 甲烷單加氧酶：甲烷單加氧酶：催化催化 原兒茶酸根原兒茶酸根3,4-3,4-雙加氧酶：雙加氧酶：催化催化 固氮酶：固氮酶：催化催化 etc. 血紅素蛋白血紅素蛋白細(xì)胞色素：細(xì)胞色素：傳遞電子傳遞電子血紅蛋白：血紅蛋白：儲(chǔ)氧儲(chǔ)氧肌紅蛋白：肌紅蛋白：儲(chǔ)氧儲(chǔ)氧細(xì)胞色素細(xì)胞色素P450：催化催化辣根過氧化物酶辣根過氧化物酶: 催化催化 etc.一些非血紅素鐵蛋白的生理功能一些非血紅素鐵蛋白的生理功能非血紅素鐵蛋白非血紅素鐵蛋白 生理功能生理功能 來源來源鐵蛋白鐵蛋白血清鐵傳遞蛋白血清鐵傳遞蛋白卵鐵傳遞蛋白卵鐵傳遞蛋白乳鐵傳遞蛋白乳鐵傳遞蛋白 貯存、輸送鐵貯存、輸送鐵 動(dòng)物組織動(dòng)物組織 血清血清

3、 卵清卵清 乳乳紅氧還蛋白紅氧還蛋白鐵氧還蛋白鐵氧還蛋白腎上腺皮質(zhì)鐵氧還蛋白腎上腺皮質(zhì)鐵氧還蛋白 傳遞電子傳遞電子 細(xì)菌細(xì)菌 葉綠體、細(xì)菌葉綠體、細(xì)菌 腎上腺皮質(zhì)腎上腺皮質(zhì)蚯蚓血紅蛋白蚯蚓血紅蛋白 載氧載氧 星蟲、蚯蚓星蟲、蚯蚓順烏頭酸酶順烏頭酸酶鄰苯二酚雙加氧酶鄰苯二酚雙加氧酶氫酶氫酶 催化催化 動(dòng)植物動(dòng)植物 細(xì)菌細(xì)菌 細(xì)菌、藻類細(xì)菌、藻類第一節(jié)第一節(jié) 鐵載體鐵載體 (siderophores)Siderophores are small molecular weight, high-affinity iron-binding compounds that can scavenge the

4、iron away from the high-affinity iron-binding proteins. 鐵是生物體必需的微量鐵是生物體必需的微量元素，也是人體中含量最豐元素，也是人體中含量最豐富的過渡金屬元素。那么生富的過渡金屬元素。那么生物體系中鐵是如何被吸收，物體系中鐵是如何被吸收，運(yùn)送和儲(chǔ)存的呢？長期的生運(yùn)送和儲(chǔ)存的呢？長期的生物進(jìn)化使不同生物擁有不同物進(jìn)化使不同生物擁有不同的維持鐵離子動(dòng)態(tài)平衡的機(jī)的維持鐵離子動(dòng)態(tài)平衡的機(jī)制，使生物體吸收的制，使生物體吸收的鐵以金鐵以金屬酶，金屬蛋白或小分子配屬酶，金屬蛋白或小分子配合物合物的形式存在于生物體中。的形式存在于生物體中。鐵載體鐵載體

5、 (siderophores)植物、微生物植物、微生物的生存，要求環(huán)境中鐵濃度足夠高，方能滿的生存，要求環(huán)境中鐵濃度足夠高，方能滿 足其足其DNA合成血紅素所需的鐵。合成血紅素所需的鐵。為了能與氫氧根等有效地競爭鐵為了能與氫氧根等有效地競爭鐵(III)，細(xì)菌，真菌和植物，細(xì)菌，真菌和植物種子等會(huì)分泌一些對鐵種子等會(huì)分泌一些對鐵(III)具有具有高度親和力高度親和力的復(fù)雜有機(jī)物，的復(fù)雜有機(jī)物，使難溶的鐵活化，這些有機(jī)物可與鐵形成非常穩(wěn)定的八面使難溶的鐵活化，這些有機(jī)物可與鐵形成非常穩(wěn)定的八面體配合物。體配合物。鐵載體就是鐵載體就是分子量低，對鐵有專一螯合作用分子量低，對鐵有專一螯合作用，微生物和

6、植，微生物和植物用以由環(huán)境吸收鐵的物用以由環(huán)境吸收鐵的復(fù)雜有機(jī)物復(fù)雜有機(jī)物的總稱。的總稱。按照其分泌的種屬，鐵載體有微生物鐵載體按照其分泌的種屬，鐵載體有微生物鐵載體(siderophore)和植物鐵載體和植物鐵載體(phytosiderophore)兩大類。兩大類。鐵載體的結(jié)構(gòu)類型鐵載體的結(jié)構(gòu)類型 鐵載體與鐵形成非常鐵載體與鐵形成非常穩(wěn)定的低電荷配合物穩(wěn)定的低電荷配合物，有利于高電荷，有利于高電荷鐵鐵(III)離子跨過離子跨過親脂性膜親脂性膜，實(shí)現(xiàn)鐵，實(shí)現(xiàn)鐵(III)的吸收，運(yùn)輸過程。的吸收，運(yùn)輸過程。氧肟酸鹽型氧肟酸鹽型 (hydroxamate type); 鄰苯二酚型鄰苯二酚型(cat

7、echol type)氧肟酸鹽型氧肟酸鹽型 (hydroxamate type)Crystal structure of ferrichrome 鐵色素鐵色素 腸桿菌素腸桿菌素, Enterobactin鄰苯二酚型鄰苯二酚型 (catechol type)Enterobactin + Fe 鐵載體的性質(zhì)鐵載體的性質(zhì) 根據(jù)軟硬酸堿規(guī)則，鐵載體中屬于硬堿的配位原子根據(jù)軟硬酸堿規(guī)則，鐵載體中屬于硬堿的配位原子(氧氧)可與屬于硬酸的可與屬于硬酸的Fe3+配位，形成穩(wěn)定的配合物。研究表明配位，形成穩(wěn)定的配合物。研究表明,含有三個(gè)雙齒配體的鐵載體與含有三個(gè)雙齒配體的鐵載體與Fe3+的的結(jié)合常數(shù)大于結(jié)合常數(shù)

8、大于1030。雖然鐵載體也可與雖然鐵載體也可與Ga3+及人造錒元素結(jié)合及人造錒元素結(jié)合,但是與但是與Al3+及所及所有二價(jià)金屬離子的結(jié)合能力是相當(dāng)弱的，因此自然界出現(xiàn)有二價(jià)金屬離子的結(jié)合能力是相當(dāng)弱的，因此自然界出現(xiàn)的金屬離子中的金屬離子中, 鐵載體僅對鐵載體僅對Fe3+選擇性性結(jié)合。選擇性性結(jié)合。 所結(jié)合的所結(jié)合的Fe3+處于高自旋態(tài)處于高自旋態(tài)(HS), 動(dòng)力學(xué)性質(zhì)是活潑的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)是活潑的，使鐵載體，使鐵載體結(jié)合的結(jié)合的Fe3+能向細(xì)胞內(nèi)其它配體或蛋白質(zhì)釋放鐵。能向細(xì)胞內(nèi)其它配體或蛋白質(zhì)釋放鐵。 鐵的釋放機(jī)理鐵的釋放機(jī)理 關(guān)于釋放鐵的機(jī)理，目前比較普遍的看法是：在細(xì)胞關(guān)于釋放鐵的機(jī)理，目

9、前比較普遍的看法是：在細(xì)胞內(nèi)，首先內(nèi)，首先Fe3+被還原為被還原為Fe2+，之后通過，之后通過質(zhì)子化作用質(zhì)子化作用將結(jié)合將結(jié)合不牢固的不牢固的Fe2+從載體上置換下來。從載體上置換下來。第二節(jié)第二節(jié) 鐵蛋白鐵蛋白(ferritin) 高等植物，微生物，哺乳動(dòng)物的各種細(xì)胞中都含有儲(chǔ)鐵高等植物，微生物，哺乳動(dòng)物的各種細(xì)胞中都含有儲(chǔ)鐵蛋白。細(xì)胞類型不同儲(chǔ)鐵功能也有所不同。哺乳動(dòng)物體內(nèi)蛋白。細(xì)胞類型不同儲(chǔ)鐵功能也有所不同。哺乳動(dòng)物體內(nèi)主要儲(chǔ)存鐵的蛋白質(zhì)，主要分布在動(dòng)物的主要儲(chǔ)存鐵的蛋白質(zhì)，主要分布在動(dòng)物的脾臟脾臟(spleen),肝肝臟臟 (liver)和和骨髓骨髓(bone marrow)中，植物的

10、葉綠體和某些中，植物的葉綠體和某些細(xì)菌中也發(fā)現(xiàn)有鐵蛋白。細(xì)菌中也發(fā)現(xiàn)有鐵蛋白。 鐵蛋白為機(jī)體內(nèi)一種貯存鐵的可溶鐵蛋白為機(jī)體內(nèi)一種貯存鐵的可溶組織蛋白組織蛋白，正常人，正常人血清血清中含有少量鐵蛋白；肝癌患者治療有效者血清鐵蛋白中含有少量鐵蛋白；肝癌患者治療有效者血清鐵蛋白下降，而惡化和再發(fā)者升高，持續(xù)增高則予后不良，故下降，而惡化和再發(fā)者升高，持續(xù)增高則予后不良，故血血清鐵蛋白清鐵蛋白測定可作為療效監(jiān)測手段之一。測定可作為療效監(jiān)測手段之一。 儲(chǔ)鐵蛋白是一個(gè)具有某種不均一性的分子，整個(gè)分子有儲(chǔ)鐵蛋白是一個(gè)具有某種不均一性的分子，整個(gè)分子有一個(gè)一個(gè)直徑為直徑為13nm殼厚約為殼厚約為2.5nm蛋白

11、質(zhì)外殼蛋白質(zhì)外殼。 它由它由24個(gè)亞基組裝而成；個(gè)亞基組裝而成； 沿三，四重軸方向的通道使蛋白質(zhì)殼與外部聯(lián)系，其中沿三，四重軸方向的通道使蛋白質(zhì)殼與外部聯(lián)系，其中8個(gè)三重軸通道由親水氨基酸殘基個(gè)三重軸通道由親水氨基酸殘基(Asp,Glu,His,Tyr)排列排列而成，即親水性通道；而而成，即親水性通道；而6個(gè)四重軸通道排列有多個(gè)親脂個(gè)四重軸通道排列有多個(gè)親脂性殘基，即疏水性通道。性殘基，即疏水性通道。 無論是儲(chǔ)鐵蛋白還是脫鐵儲(chǔ)鐵蛋白，其外殼的大小和亞無論是儲(chǔ)鐵蛋白還是脫鐵儲(chǔ)鐵蛋白，其外殼的大小和亞基的排列方式基本不變。蛋白質(zhì)殼內(nèi)是一個(gè)無機(jī)物復(fù)合基的排列方式基本不變。蛋白質(zhì)殼內(nèi)是一個(gè)無機(jī)物復(fù)合體

12、的鐵核，鐵就聚積在鐵核內(nèi)，其鐵含量為體的鐵核，鐵就聚積在鐵核內(nèi)，其鐵含量為4500個(gè)個(gè)Fe3+不等不等, 主要成分為主要成分為 (FeOOH)8(FeOPO3H2)，鐵的堿式磷，鐵的堿式磷酸鹽微晶排列而成。酸鹽微晶排列而成。 鐵蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鐵蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鐵蛋白的結(jié)構(gòu)鐵蛋白的結(jié)構(gòu) 儲(chǔ)鐵蛋白的主要生物功能是儲(chǔ)鐵蛋白的主要生物功能是鐵的儲(chǔ)存鐵的儲(chǔ)存，即機(jī)體或細(xì)胞鐵過剩，即機(jī)體或細(xì)胞鐵過剩時(shí)可吸收鐵，而缺少時(shí)又可釋放鐵。時(shí)可吸收鐵，而缺少時(shí)又可釋放鐵。 研究表明，鐵積聚于儲(chǔ)鐵蛋白的初始階段包括研究表明，鐵積聚于儲(chǔ)鐵蛋白的初始階段包括Fe2+通過三重通過三重軸方向親水性通道進(jìn)入蛋白質(zhì)內(nèi)殼，在氧的存在

13、下，被軸方向親水性通道進(jìn)入蛋白質(zhì)內(nèi)殼，在氧的存在下，被氧化為氧化為Fe3+，F(xiàn)e3+水解形成鐵核，該氧化，成核過程隨吸收鐵的增加而水解形成鐵核，該氧化，成核過程隨吸收鐵的增加而變化。變化。 在低鐵在低鐵(Fe/protein200)時(shí)時(shí),氧化反應(yīng)和水解反應(yīng)分兩步進(jìn)行氧化反應(yīng)和水解反應(yīng)分兩步進(jìn)行: 4Fe2+ + O2 + 4H+ 4Fe3+ + 2H2O -氧化氧化 4Fe3+ + 8H2O 4FeOOHcore + 12H+-水解水解 4Fe2+ + O2 + 6H2O 4FeOOHcore + 8H+ -總反應(yīng)總反應(yīng)儲(chǔ)鐵蛋白的功能儲(chǔ)鐵蛋白的功能u 在鐵成核的初期，鐵的結(jié)合與氧化發(fā)生在蛋白殼

14、的內(nèi)在鐵成核的初期，鐵的結(jié)合與氧化發(fā)生在蛋白殼的內(nèi)表面。鐵核一旦形成，鐵的氧化，水解及核生長就像普表面。鐵核一旦形成，鐵的氧化，水解及核生長就像普通的無機(jī)反應(yīng)一樣。這一性質(zhì)使脫鐵儲(chǔ)鐵蛋白被用作無通的無機(jī)反應(yīng)一樣。這一性質(zhì)使脫鐵儲(chǔ)鐵蛋白被用作無機(jī)納米粒子合成的機(jī)納米粒子合成的反應(yīng)籠腔反應(yīng)籠腔(nanodimensional cavity).u 無機(jī)鐵核晶體生長的前提是形成無機(jī)鐵核晶體生長的前提是形成Fe3+簇簇。何處成核與。何處成核與蛋白質(zhì)殼內(nèi)表面的負(fù)電荷有關(guān)，蛋白質(zhì)殼內(nèi)表面的負(fù)電荷有關(guān)，成簇的谷氨酸殘基成簇的谷氨酸殘基有利有利于成核區(qū)的形成。于成核區(qū)的形成。u 在還原劑的存在下，儲(chǔ)鐵蛋白可將在

15、還原劑的存在下，儲(chǔ)鐵蛋白可將Fe3+以以Fe2+的形式的形式向外釋放向外釋放，這一過程受介質(zhì)組成，酸度等影響。介質(zhì)中，這一過程受介質(zhì)組成，酸度等影響。介質(zhì)中螯合劑的存在，降低螯合劑的存在，降低pH均能促使鐵的釋放。均能促使鐵的釋放。59Fe放射性放射性標(biāo)記證實(shí)，儲(chǔ)鐵蛋白最先釋放的鐵對應(yīng)于成核時(shí)最后結(jié)標(biāo)記證實(shí)，儲(chǔ)鐵蛋白最先釋放的鐵對應(yīng)于成核時(shí)最后結(jié)合的鐵，表明鐵的釋放過程也是合的鐵，表明鐵的釋放過程也是高度有序的化學(xué)反應(yīng)高度有序的化學(xué)反應(yīng)。 體內(nèi)暫時(shí)不用的鐵，由鐵傳遞蛋白運(yùn)送給脫鐵鐵蛋白，體內(nèi)暫時(shí)不用的鐵，由鐵傳遞蛋白運(yùn)送給脫鐵鐵蛋白，然后經(jīng)過然后經(jīng)過中介體焦磷酸鐵中介體焦磷酸鐵，生成上述的含鐵

16、微團(tuán)，最后，生成上述的含鐵微團(tuán)，最后與脫鐵鐵蛋白結(jié)合生成鐵蛋白而儲(chǔ)存起來。當(dāng)肌體需要與脫鐵鐵蛋白結(jié)合生成鐵蛋白而儲(chǔ)存起來。當(dāng)肌體需要時(shí)，在還原劑作用下使處于鐵蛋白核心的微團(tuán)中的時(shí)，在還原劑作用下使處于鐵蛋白核心的微團(tuán)中的Fe(III)還原為還原為Fe(II)釋放出來。釋放出來。 鐵的貯存鐵的貯存： Fe2+ e Fe3+ nFe3+ + 脫鐵鐵蛋白脫鐵鐵蛋白 鐵蛋白鐵蛋白 鐵的釋放鐵的釋放： 鐵蛋白鐵蛋白 + ne 脫鐵鐵蛋白脫鐵鐵蛋白 + nFe2+ 第三節(jié)第三節(jié) 鐵傳遞蛋白鐵傳遞蛋白(transferrin,Tf)Normal Iron Absorption and MetabolismA

17、ll body cells need iron. The human body contains an average of 3.5 g of iron.The typical daily American diet contains 1020 mg of iron.Only about 10% of dietary iron is absorbed (12 mg/day).Most absorbed iron is transported in the bloodstream bound to the glycoprotein transferrin. Transferrin is a ca

18、rrier protein that plays a role in regulating the transport of iron from the site of absorption to virtually all tissues. 哺乳動(dòng)物可以吸收的鐵有兩類：哺乳動(dòng)物可以吸收的鐵有兩類：血紅素鐵和非血紅素鐵血紅素鐵和非血紅素鐵。在腸粘膜內(nèi)，在腸粘膜內(nèi)，血紅素氧化酶使血紅素以血紅素氧化酶使血紅素以Fe2+的形式釋放的形式釋放; 因此血因此血紅素鐵引起高生物利用率成為從食物中吸收鐵的重要來源。紅素鐵引起高生物利用率成為從食物中吸收鐵的重要來源。進(jìn)入腸道的非血紅素鐵多為進(jìn)入腸道的非血紅素

19、鐵多為Fe3+，腸道內(nèi)的黏液可以避免，腸道內(nèi)的黏液可以避免Fe3+的的水解沉淀，同時(shí)腸道內(nèi)的還原劑如維生素水解沉淀，同時(shí)腸道內(nèi)的還原劑如維生素c等還原酶將等還原酶將Fe3+還原還原為為Fe2+, 使使Fe2+進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞。進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞。 成年人的鐵含量為成年人的鐵含量為4.55.5mg/kg，其中，其中60-70%以血紅蛋白的形式以血紅蛋白的形式存在；存在；10%以肌紅蛋白，細(xì)胞色素，含鐵酶等存在；儲(chǔ)鐵蛋白的以肌紅蛋白，細(xì)胞色素，含鐵酶等存在；儲(chǔ)鐵蛋白的鐵為總鐵量的鐵為總鐵量的2030%；運(yùn)鐵蛋白形式存在的鐵僅為；運(yùn)鐵蛋白形式存在的鐵僅為0.1%(3mg)。血漿中運(yùn)鐵蛋白運(yùn)輸率。血漿中

20、運(yùn)鐵蛋白運(yùn)輸率30mg/24h。通過運(yùn)鐵蛋白每天有近通過運(yùn)鐵蛋白每天有近24mg的血漿鐵的血漿鐵(III)被運(yùn)到骨骼中用以血紅蛋白的合成，約被運(yùn)到骨骼中用以血紅蛋白的合成，約5mg的的血漿鐵血漿鐵(III)被運(yùn)到非血紅素細(xì)胞組織被運(yùn)到非血紅素細(xì)胞組織(如肝如肝)，有近有近1mg血漿鐵損血漿鐵損失失。因此，人體要保持微量元素鐵的平衡，每天要吸收。因此，人體要保持微量元素鐵的平衡，每天要吸收1mg的鐵的鐵。 盡管運(yùn)鐵蛋白含鐵量很少但在鐵的調(diào)控中他是最重要的鐵源。盡管運(yùn)鐵蛋白含鐵量很少但在鐵的調(diào)控中他是最重要的鐵源。 鐵傳遞蛋白是一類金屬鍵合蛋白，對于維持生命體鐵傳遞蛋白是一類金屬鍵合蛋白，對于維持

21、生命體中鐵的含量以及鐵的新陳代謝起著重要作用。根據(jù)來源中鐵的含量以及鐵的新陳代謝起著重要作用。根據(jù)來源不同可將其分為不同可將其分為四類四類：血清運(yùn)鐵蛋白：血清運(yùn)鐵蛋白(serum transferrin), 伴清運(yùn)鐵蛋白伴清運(yùn)鐵蛋白(ovotransferrin), 乳運(yùn)鐵蛋白乳運(yùn)鐵蛋白(lactoferrin), 黑素運(yùn)鐵蛋白黑素運(yùn)鐵蛋白(melanotransferrin)。 運(yùn)鐵蛋白為運(yùn)鐵蛋白為單肽鏈糖蛋白單肽鏈糖蛋白，含，含680700個(gè)氨基酸殘基，個(gè)氨基酸殘基，可折疊成兩個(gè)結(jié)構(gòu)相似的球形葉片，分別對應(yīng)著可折疊成兩個(gè)結(jié)構(gòu)相似的球形葉片，分別對應(yīng)著N端葉端葉片片(N-lobe)和和C端葉

22、片端葉片(C-lobe)。兩球形葉片由一短肽相。兩球形葉片由一短肽相連接。每個(gè)葉片又可分為兩個(gè)大小相似的結(jié)構(gòu)域，分別連接。每個(gè)葉片又可分為兩個(gè)大小相似的結(jié)構(gòu)域，分別由螺旋折疊交替出現(xiàn)而形成。結(jié)構(gòu)域內(nèi)有二硫鍵。由螺旋折疊交替出現(xiàn)而形成。結(jié)構(gòu)域內(nèi)有二硫鍵。兩結(jié)兩結(jié)構(gòu)域間存在一狹縫以結(jié)合鐵構(gòu)域間存在一狹縫以結(jié)合鐵(III)。鐵傳遞蛋白的分類與結(jié)構(gòu)鐵傳遞蛋白的分類與結(jié)構(gòu)人乳鐵蛋白分子的三維結(jié)構(gòu)人乳鐵蛋白分子的三維結(jié)構(gòu)From Br J Ophthalmol 2005;89:684 與不同金屬離子的結(jié)合：在與不同金屬離子的結(jié)合：在生理?xiàng)l件下，生理?xiàng)l件下，CO32-為伴陰離為伴陰離子時(shí)，子時(shí)，人血清運(yùn)鐵蛋

23、白可逆結(jié)人血清運(yùn)鐵蛋白可逆結(jié)合合2個(gè)鐵離子個(gè)鐵離子，平衡常數(shù)為，平衡常數(shù)為LgK1=21.4, Lgk2=20.3； 研究指出，當(dāng)缺乏碳酸氫根研究指出，當(dāng)缺乏碳酸氫根HCO3-時(shí)，時(shí)，F(xiàn)eIII-Tf特征粉紅色特征粉紅色消失，表明消失，表明FeIII與與Tf結(jié)合必須結(jié)合必須有有陰離子存在陰離子存在，據(jù)此認(rèn)為，據(jù)此認(rèn)為, 對對于脫鐵鐵傳遞蛋白與于脫鐵鐵傳遞蛋白與Fe(III)的的穩(wěn)定配位，血液中穩(wěn)定配位，血液中CO2是不可是不可缺少的。缺少的。Fe3+ + H3Tf+ HCO3- Fe -Tf -HCO3- + 3H+ 鐵傳遞蛋白的功能特點(diǎn)鐵傳遞蛋白的功能特點(diǎn) 應(yīng)該指出，除鐵外，運(yùn)鐵蛋白還可與大

24、量的其它金屬離子應(yīng)該指出，除鐵外，運(yùn)鐵蛋白還可與大量的其它金屬離子結(jié)合，包括結(jié)合，包括過渡金屬，鑭系，錒系以及第三主族離子過渡金屬，鑭系，錒系以及第三主族離子等。由等。由于血液中人血清運(yùn)鐵蛋白僅有于血液中人血清運(yùn)鐵蛋白僅有30%的金屬離子結(jié)合部位由鐵的金屬離子結(jié)合部位由鐵(III)占據(jù)，其余金屬離子與運(yùn)鐵蛋白的結(jié)合同樣具有重要的占據(jù)，其余金屬離子與運(yùn)鐵蛋白的結(jié)合同樣具有重要的生物學(xué)意義。生物學(xué)意義。 如運(yùn)鐵蛋白是如運(yùn)鐵蛋白是Mn在血液中的主要運(yùn)載體在血液中的主要運(yùn)載體; 血液透析病人血血液透析病人血漿中漿中Al的主要結(jié)合蛋白；在的主要結(jié)合蛋白；在Zn的運(yùn)輸中，運(yùn)鐵蛋白具有較白的運(yùn)輸中，運(yùn)鐵蛋白

25、具有較白蛋白更積極的作用；蛋白更積極的作用；Ga與運(yùn)鐵蛋白的穩(wěn)定結(jié)合可實(shí)現(xiàn)腫瘤定與運(yùn)鐵蛋白的穩(wěn)定結(jié)合可實(shí)現(xiàn)腫瘤定向化療提供新的途徑；鐵蛋白作為向化療提供新的途徑；鐵蛋白作為La系離子進(jìn)入生物體的有系離子進(jìn)入生物體的有效載體，對稀土生物效應(yīng)的發(fā)揮起著重要作用。另外，鑭系效載體，對稀土生物效應(yīng)的發(fā)揮起著重要作用。另外，鑭系離子特有的發(fā)光效應(yīng)使其可作為針對運(yùn)鐵蛋白進(jìn)行光譜研究離子特有的發(fā)光效應(yīng)使其可作為針對運(yùn)鐵蛋白進(jìn)行光譜研究。 脫鐵鐵傳遞蛋白雖能結(jié)合一系列二價(jià)和三價(jià)金屬離子，但脫鐵鐵傳遞蛋白雖能結(jié)合一系列二價(jià)和三價(jià)金屬離子，但穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如與穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如與Fe3+的結(jié)合。脫鐵鐵傳遞蛋白不能結(jié)合的結(jié)合

26、。脫鐵鐵傳遞蛋白不能結(jié)合Fe2+或結(jié)合很弱。因此在或結(jié)合很弱。因此在血液里脫鐵鐵傳遞蛋白與血液里脫鐵鐵傳遞蛋白與Fe3+的結(jié)合最的結(jié)合最有效有效。 與陰離子結(jié)合與陰離子結(jié)合： 陰離子可與運(yùn)鐵蛋白結(jié)合并發(fā)揮重要作用。根據(jù)其結(jié)合陰離子可與運(yùn)鐵蛋白結(jié)合并發(fā)揮重要作用。根據(jù)其結(jié)合特性可分為伴陰離子和非伴陰離子。特性可分為伴陰離子和非伴陰離子。 伴陰離子在專一結(jié)合位點(diǎn)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用以伴陰離子在專一結(jié)合位點(diǎn)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用以促進(jìn)運(yùn)鐵蛋白促進(jìn)運(yùn)鐵蛋白金屬結(jié)合及釋放的特性金屬結(jié)合及釋放的特性是區(qū)別于普通陰離子所在。是區(qū)別于普通陰離子所在。 運(yùn)鐵蛋白是唯一需要伴陰離子參與的金屬蛋白運(yùn)鐵蛋白是唯一需要伴陰離子參與的金屬

27、蛋白, 生理?xiàng)l生理?xiàng)l件下。伴陰離子應(yīng)滿足以下條件：件下。伴陰離子應(yīng)滿足以下條件：1.一端為羧基，另一一端為羧基，另一端為給電子基團(tuán)；端為給電子基團(tuán)；2. 適宜的立體結(jié)構(gòu)。適宜的立體結(jié)構(gòu)。 一些陰離子雖然不能作伴陰離子，但能與運(yùn)鐵蛋白特異一些陰離子雖然不能作伴陰離子，但能與運(yùn)鐵蛋白特異性結(jié)合，性結(jié)合，從而影響兩個(gè)金屬鍵合位點(diǎn)的相對穩(wěn)定性從而影響兩個(gè)金屬鍵合位點(diǎn)的相對穩(wěn)定性，并并對金屬離子的釋放產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用對金屬離子的釋放產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。一些無機(jī)陰離子與運(yùn)。一些無機(jī)陰離子與運(yùn)鐵蛋白的結(jié)合強(qiáng)度序列為：鐵蛋白的結(jié)合強(qiáng)度序列為：PO43- SO32- HCO3-NO3- Cl-。 鐵傳遞蛋白構(gòu)象變化鐵傳遞

28、蛋白構(gòu)象變化 構(gòu)象變化構(gòu)象變化是運(yùn)鐵蛋白與金屬結(jié)合與釋放過程伴隨的重要特是運(yùn)鐵蛋白與金屬結(jié)合與釋放過程伴隨的重要特征之一。金屬征之一。金屬結(jié)合結(jié)合，運(yùn)鐵蛋白金屬鍵合狹縫有，運(yùn)鐵蛋白金屬鍵合狹縫有開放到關(guān)閉變化開放到關(guān)閉變化；相反金屬；相反金屬釋放釋放，有，有關(guān)閉到開放關(guān)閉到開放變化。誘發(fā)蛋白質(zhì)構(gòu)象變化的變化。誘發(fā)蛋白質(zhì)構(gòu)象變化的因素較多，其中因素較多，其中pH,鹽橋以及第二配位層鹽橋以及第二配位層等因素比較重要。等因素比較重要。當(dāng)當(dāng)pH 7時(shí)，釋放時(shí)，釋放Fe3+；pH 4 時(shí)，鐵傳遞蛋白釋放出全部的時(shí)，鐵傳遞蛋白釋放出全部的Fe3+，變?yōu)槊撹F鐵傳遞蛋白。變?yōu)槊撹F鐵傳遞蛋白。 Lactofer

29、rin, with Fe Bound without Fe Bound Lactoferrin, with Fe Bound Lactoferrin without Fe 鐵的生物調(diào)控鐵的生物調(diào)控 對于哺乳動(dòng)物，對于哺乳動(dòng)物，鐵鐵(III)被食物被食物中的還原劑及腸絨毛細(xì)胞上中的還原劑及腸絨毛細(xì)胞上的鐵的鐵(III)還原酶還原為鐵還原酶還原為鐵(II)，經(jīng)，經(jīng)二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)運(yùn)使運(yùn)使鐵鐵(II)進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞，再有多銅氧化酶將其氧化為鐵再有多銅氧化酶將其氧化為鐵(III)后，與血液中的脫鐵運(yùn)鐵蛋白結(jié)和形成穩(wěn)定的金屬蛋白配后，與血液中的脫鐵運(yùn)鐵蛋

30、白結(jié)和形成穩(wěn)定的金屬蛋白配合物合物，血液循環(huán)使雙鐵，血液循環(huán)使雙鐵(III)運(yùn)鐵蛋白在運(yùn)鐵蛋白受體介導(dǎo)下經(jīng)運(yùn)鐵蛋白在運(yùn)鐵蛋白受體介導(dǎo)下經(jīng)細(xì)胞內(nèi)吞過程將鐵（細(xì)胞內(nèi)吞過程將鐵（III）定向地輸運(yùn)到需鐵組織細(xì)胞，有盈）定向地輸運(yùn)到需鐵組織細(xì)胞，有盈余時(shí)以儲(chǔ)鐵蛋白的形式儲(chǔ)存下來。顯然，脫鐵運(yùn)鐵蛋白，運(yùn)余時(shí)以儲(chǔ)鐵蛋白的形式儲(chǔ)存下來。顯然，脫鐵運(yùn)鐵蛋白，運(yùn)鐵蛋白受體，儲(chǔ)鐵蛋白的量對鐵的吸收與利用有非常大的影鐵蛋白受體，儲(chǔ)鐵蛋白的量對鐵的吸收與利用有非常大的影響。響。 Reference 錢忠明，錢忠明，2000年，鐵代謝年，鐵代謝-基礎(chǔ)與臨床基礎(chǔ)與臨床 楊頻，高飛，楊頻，高飛，2002年，生物無機(jī)化學(xué)原理

31、年，生物無機(jī)化學(xué)原理 Raymond K N. PNAS,100(7), 3584, 2003。第四節(jié)第四節(jié) 鐵硫蛋白，鐵硫蛋白， iron sulphur protein鐵硫蛋白是一類含有鐵硫蛋白是一類含有FenSm 簇核的非血紅素鐵蛋白。所有鐵硫蛋白中簇核的非血紅素鐵蛋白。所有鐵硫蛋白中的鐵都可變價(jià)，其主要功能是作為電子傳遞體參與生物體內(nèi)多種氧化的鐵都可變價(jià)，其主要功能是作為電子傳遞體參與生物體內(nèi)多種氧化還原反應(yīng)，特別是在生物氧化，固氮作用和光合作用中具有重要意義。還原反應(yīng)，特別是在生物氧化，固氮作用和光合作用中具有重要意義。它們都具有它們都具有較低的氧化還原電位，鐵的變價(jià)是它們傳遞電子的

32、基礎(chǔ)較低的氧化還原電位，鐵的變價(jià)是它們傳遞電子的基礎(chǔ)。根據(jù)氧化還原中心的組成和結(jié)構(gòu)，通常鐵硫蛋白分為三大類根據(jù)氧化還原中心的組成和結(jié)構(gòu)，通常鐵硫蛋白分為三大類: Fe(Cys)4 Fe2S2(Cys)4 Fe4S4(Cys)4 其它類型鐵硫蛋白其它類型鐵硫蛋白Fe2S2(Cys)4(His)2Fe4S4(Cys)3(His)Fe4S4(Cys)3(Asp)Fe3S3(Cys)3Fe8S6(Cys)6Fe(Cys)4: 紅氧還蛋白紅氧還蛋白(rubredoxin, Rd)由于這類蛋白呈由于這類蛋白呈紅色故稱為紅氧還蛋白紅色故稱為紅氧還蛋白。分子量小，含。分子量小，含50-60個(gè)氨基個(gè)氨基酸殘基。

33、每個(gè)分子含酸殘基。每個(gè)分子含1個(gè)個(gè)Fe， Fe與四個(gè)半胱氨酸的硫配位，呈畸變四與四個(gè)半胱氨酸的硫配位，呈畸變四面體構(gòu)型；近似為面體構(gòu)型；近似為D2d對稱。對稱。Fe-S平均鍵長平均鍵長 2.29。Crystal of perdeuterated Pyrococcus furiosus rubredoxin EPR: 氧化態(tài)氧化態(tài)Rd含含高自旋高自旋Fe3+ , 4.39(20k) , S = 5/2； 還原態(tài)還原態(tài)Rd 含含高自旋高自旋Fe2+，S = 2, EPR : silent Rd的電子吸收光譜的電子吸收光譜：氧化態(tài)和還原態(tài)有很大差別，還原態(tài)在可見區(qū)：氧化態(tài)和還原態(tài)有很大差別，還原態(tài)在

34、可見區(qū)幾乎沒有吸收。幾乎沒有吸收。氧化態(tài)的紅色氧化態(tài)的紅色來自來自490nm處的一個(gè)處的一個(gè)S Fe電荷轉(zhuǎn)移峰。電荷轉(zhuǎn)移峰。在在pH為為7時(shí)紅氧還蛋白氧化還原電位處于時(shí)紅氧還蛋白氧化還原電位處于-50+50mV。 Fe2S2(Cys)4:植物型鐵氧還蛋白植物型鐵氧還蛋白(ferredoxin，F(xiàn)d)一類非酶蛋白質(zhì)一類非酶蛋白質(zhì), 廣泛分布于細(xì)菌、廣泛分布于細(xì)菌、藻類、高等植物中。藻類、高等植物中。大部分來自植物的葉綠體，并參與光大部分來自植物的葉綠體，并參與光合作用，因此稱為合作用，因此稱為植物型鐵氧還蛋白植物型鐵氧還蛋白。還有一些來自細(xì)菌和動(dòng)物。還有一些來自細(xì)菌和動(dòng)物。單電子傳遞單電子傳遞體

35、體，E0: 280 490 mV，較易還原。，較易還原。Fd的單晶很難制備，初期無法用的單晶很難制備，初期無法用X射射線測定其結(jié)構(gòu)，只能通過模型化合物和線測定其結(jié)構(gòu)，只能通過模型化合物和光譜技術(shù)預(yù)測其活性中心的結(jié)構(gòu)。光譜技術(shù)預(yù)測其活性中心的結(jié)構(gòu)。1966年年Gibson提出雙核簇合物結(jié)構(gòu)模提出雙核簇合物結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)為型，認(rèn)為還原態(tài)時(shí)，一個(gè)為還原態(tài)時(shí)，一個(gè)為HS, Fe2+(S = 2)，另一個(gè)為，另一個(gè)為HS，F(xiàn)e3+ (S = 5/2), 兩者通兩者通過硫橋?qū)崿F(xiàn)反鐵磁性偶合，使電子自旋過硫橋?qū)崿F(xiàn)反鐵磁性偶合，使電子自旋 S = 1/2；氧化態(tài)時(shí)兩個(gè)氧化態(tài)時(shí)兩個(gè)HS，F(xiàn)e3+總自旋總自旋S =

36、 0。1978年，測定了螺旋桿菌年，測定了螺旋桿菌Fd的晶體結(jié)的晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)果與構(gòu)，結(jié)果與Gibson模型一致。模型一致。Fe4S4(Cys)4蛋白蛋白 高電位鐵硫蛋白和細(xì)菌型氧還蛋白高電位鐵硫蛋白和細(xì)菌型氧還蛋白Fe4S4簇是生命體系中簇是生命體系中最常見最常見的鐵硫原子簇類型；的鐵硫原子簇類型；其基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)變形的其基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)變形的立方體立方體；Fe-Fe和和S-S間距約為間距約為2.75 和和3.55 ；高電位鐵硫蛋白的氧化還原電位高達(dá)高電位鐵硫蛋白的氧化還原電位高達(dá)+350 mV；細(xì)菌型鐵硫蛋白氧還電位細(xì)菌型鐵硫蛋白氧還電位 - 400mV左右。左右。Fe4S4(Cys)4蛋白蛋

37、白 高電位鐵硫蛋白和細(xì)菌型氧還蛋白高電位鐵硫蛋白和細(xì)菌型氧還蛋白高電位鐵硫蛋白高電位鐵硫蛋白o(hù)r細(xì)菌型氧還蛋白細(xì)菌型氧還蛋白值得注意的是值得注意的是，高電位鐵硫蛋白和細(xì)菌型鐵硫蛋白具有相同的活性中心，高電位鐵硫蛋白和細(xì)菌型鐵硫蛋白具有相同的活性中心，但氧還電位相差但氧還電位相差750 mV。還原態(tài)高電位鐵硫蛋白和氧化態(tài)細(xì)菌型的還原態(tài)高電位鐵硫蛋白和氧化態(tài)細(xì)菌型的電子吸收光譜電子吸收光譜十分相似；十分相似；結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)還顯示，高電位鐵硫蛋白的氧化態(tài)和還原態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)有差異，數(shù)據(jù)還顯示，高電位鐵硫蛋白的氧化態(tài)和還原態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)有差異，而而高電位鐵硫蛋白的還原態(tài)與細(xì)菌型鐵氧還蛋白氧化態(tài)的結(jié)構(gòu)參數(shù)

38、很接近高電位鐵硫蛋白的還原態(tài)與細(xì)菌型鐵氧還蛋白氧化態(tài)的結(jié)構(gòu)參數(shù)很接近。NMR研究證實(shí)研究證實(shí), 這兩類蛋白質(zhì)的氧化態(tài)和還原態(tài)都有這兩類蛋白質(zhì)的氧化態(tài)和還原態(tài)都有Fe2+ 和和Fe3+;結(jié)論結(jié)論: 高電位鐵硫蛋白的還原態(tài)相當(dāng)于細(xì)菌型鐵氧還蛋白的氧化態(tài)。高電位鐵硫蛋白的還原態(tài)相當(dāng)于細(xì)菌型鐵氧還蛋白的氧化態(tài)。1972年年, C .W .Carter提出提出三種氧化態(tài)假說三種氧化態(tài)假說： 現(xiàn)已證實(shí)，現(xiàn)已證實(shí)，還原態(tài)還原態(tài)高電位鐵硫蛋白和高電位鐵硫蛋白和氧化態(tài)氧化態(tài)細(xì)菌型鐵氧還蛋白的鐵細(xì)菌型鐵氧還蛋白的鐵硫中心是等電子體，硫中心是等電子體，4個(gè)個(gè)Fe的價(jià)態(tài)是的價(jià)態(tài)是2Fe3+ + 2Fe2+；氧化態(tài)高電

39、位鐵硫；氧化態(tài)高電位鐵硫蛋白是蛋白是3Fe3+ + Fe2+；還原態(tài)細(xì)菌型鐵氧還蛋白是；還原態(tài)細(xì)菌型鐵氧還蛋白是Fe3+ + 3Fe2+。鐵硫蛋白模型物的研究鐵硫蛋白模型物的研究 The research activities of Richard H. Holm and his co-workers encompass synthetic, structural, and reactivity aspects of transition element chemistry. Synthetic endeavors are directed toward the attainment of n

40、ew classes of compounds, many of which are related tometal-containing units in proteins and enzymes. 作為一個(gè)好的模型化合物，不僅活性中心的結(jié)構(gòu)相似，必須具有與天然蛋白作為一個(gè)好的模型化合物，不僅活性中心的結(jié)構(gòu)相似，必須具有與天然蛋白相似的氧化還原電位，以便實(shí)現(xiàn)其電子傳遞功能。相似的氧化還原電位，以便實(shí)現(xiàn)其電子傳遞功能。紅氧還蛋白在水溶液中的氧化還原電位紅氧還蛋白在水溶液中的氧化還原電位在在0V左右左右；但是已報(bào)到的模型化合物的氧化還原電位均向但是已報(bào)到的模型化合物的氧化還原電位均向負(fù)方向移動(dòng)負(fù)

41、方向移動(dòng)很多，與天然蛋白很多，與天然蛋白相差較大，而且在水和空氣中不穩(wěn)定；相差較大，而且在水和空氣中不穩(wěn)定；選用人工合成的含選用人工合成的含半胱氨酸的肽鏈代替簡單的烷基或芳基硫醇作配體半胱氨酸的肽鏈代替簡單的烷基或芳基硫醇作配體，使，使FeII的配合物顯示向正方向移動(dòng)氧化還原電位的配合物顯示向正方向移動(dòng)氧化還原電位,結(jié)果表明是有效的。結(jié)果表明是有效的。Fe(Cys)4 模擬物模擬物1. FeII(Z-Cys(a)-Pro-Leu-Cys(b)-OMe)22- (-0.54 V v.s. SCE in CH3CN)2. FeII(Z-Cys(a)-Pro-Leu-Cys(b)-Gly-Val-O

42、Me)22- (-0.46 V v.s. SCE in CH3CN)Fe2S2(Cys)4 模擬物模擬物Fe2S2(Ac-Pro-Tyr-Ser-Cys-Arg-Ala-Gly-Ala-Cys-Ser-Thr-Cys-Ala-Gly-Pro-Leu-Leu-Thr-Cys-Val-NH2)2-由于配位方向由于配位方向不同生成兩種幾何異構(gòu)體不同生成兩種幾何異構(gòu)體，在，在DMF中的氧化還原電位中的氧化還原電位分別是分別是: -0.64 V; -0.96 V (v.s. SCE , in DMF)其中之一與天然蛋白的氧還電位基本一致其中之一與天然蛋白的氧還電位基本一致。A synthetic ana

43、logue for the active site of plant-type ferredoxin: two different coordination isomers by a four-cys-containing 20-peptide.Biopolymers， 1992，32，1535-44. Fe4S4 模擬物模擬物在天然蛋白中在天然蛋白中Fe4S4+ ,Fe4S42+, Fe4S43+ 這三種狀態(tài)都能穩(wěn)定這三種狀態(tài)都能穩(wěn)定存在。存在。Fe4S40 曾在固氮酶鐵蛋曾在固氮酶鐵蛋白中發(fā)現(xiàn)過，而其穩(wěn)定狀態(tài)已白中發(fā)現(xiàn)過，而其穩(wěn)定狀態(tài)已分離出來。在合成的模型化合分離出來。在合成的模型化合物

44、中，物中，F(xiàn)e4S40 , Fe4S4+ , Fe4S43+三種狀態(tài)都很不穩(wěn)定，三種狀態(tài)都很不穩(wěn)定，所以所以研究最多的是研究最多的是Fe4S42+ Na(THF)Fe4S4(SDmp)4 PNAS, 2011, 31, 12635-12640.第六章第六章 銅蛋白銅蛋白(cuprotein)銅是生命的必需的微量元素，在生物體內(nèi)的含量僅次于銅是生命的必需的微量元素，在生物體內(nèi)的含量僅次于鐵和鋅，在過渡金屬中居第三位鐵和鋅，在過渡金屬中居第三位;銅參與人體內(nèi)許多重要的代謝過程和生理作用銅參與人體內(nèi)許多重要的代謝過程和生理作用;現(xiàn)在了解的比較多的含銅蛋白約現(xiàn)在了解的比較多的含銅蛋白約40多種，還有多

45、種，還有20來種知來種知之甚少；之甚少；銅蛋白有多種生理功能，如銅蛋白有多種生理功能，如載氧，儲(chǔ)存銅，傳遞電子載氧，儲(chǔ)存銅，傳遞電子，作為氧化酶作為氧化酶等；等；許多銅蛋白因具有美麗的藍(lán)色而被稱為許多銅蛋白因具有美麗的藍(lán)色而被稱為藍(lán)銅蛋白藍(lán)銅蛋白（blue copper protein），不顯藍(lán)色的稱為），不顯藍(lán)色的稱為非藍(lán)銅蛋白非藍(lán)銅蛋白。根據(jù)銅蛋白和銅酶吸收光譜性質(zhì)的不同，一般將銅蛋白根據(jù)銅蛋白和銅酶吸收光譜性質(zhì)的不同，一般將銅蛋白和銅酶所含的銅分為三種類型和銅酶所含的銅分為三種類型 ：I型，型，II型和型和III型。型?；仡櫍杭?xì)胞色素回顧：細(xì)胞色素C氧化酶；血藍(lán)蛋白；氧化酶；血藍(lán)蛋白；P

46、MMo 某些銅蛋白的性質(zhì)某些銅蛋白的性質(zhì)銅蛋白銅蛋白相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量含銅原子數(shù)含銅原子數(shù)功能功能來源來源I型型II型型III型型質(zhì)體藍(lán)素質(zhì)體藍(lán)素10 5001傳遞電子傳遞電子植物、細(xì)植物、細(xì)菌菌天藍(lán)素天藍(lán)素14 0001傳遞電子傳遞電子細(xì)菌細(xì)菌星藍(lán)素星藍(lán)素20 0001傳遞電子傳遞電子漆樹漆樹半乳糖氧化酶半乳糖氧化酶68 000 1 醇，半乳糖氧化醇，半乳糖氧化細(xì)菌細(xì)菌超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶32 0002O2-歧化歧化紅血球紅血球血藍(lán)蛋白血藍(lán)蛋白（58）1042載氧載氧節(jié)肢動(dòng)物節(jié)肢動(dòng)物血漿藍(lán)銅蛋白血漿藍(lán)銅蛋白134 000224銅輸送鐵氧化銅輸送鐵氧化血清血清漆漆 酶酶110 0

47、0064 000112二酚、二胺氧化二酚、二胺氧化漆樹、真漆樹、真菌菌抗壞血酸氧化酶抗壞血酸氧化酶140 000314抗壞血酸氧化抗壞血酸氧化植物、細(xì)植物、細(xì)菌菌細(xì)胞色素細(xì)胞色素c氧化酶氧化酶130 00011細(xì)胞色素細(xì)胞色素c氧化氧化線粒體線粒體銅蛋白的三種類型銅蛋白的三種類型CuCysRHisHisR = Met (azunn, plastoyanin, faccase) = N or O donor (stellacyanin)CuLLLLLL = O, N ligandsCuLLLLCuLLLLORType I，四面體，四面體 質(zhì)體藍(lán)素質(zhì)體藍(lán)素（plastocyanin）；）； 600

48、nm 附近有強(qiáng)吸收峰；附近有強(qiáng)吸收峰； A 值較小值較小Type II，四方錐，四方錐銅鋅超氧化物歧化酶；銅鋅超氧化物歧化酶；A 值較大值較大Type III血藍(lán)蛋白血藍(lán)蛋白質(zhì)體藍(lán)素（質(zhì)體藍(lán)素（plastocyanin）Cu：2個(gè)個(gè)His，Cys和和Met畸變四面體構(gòu)型畸變四面體構(gòu)型硬的氮和軟的硫硬的氮和軟的硫兼顧兼顧C(jī)uI和和CuII的要求的要求質(zhì)體藍(lán)素是光合作用過程中的質(zhì)體藍(lán)素是光合作用過程中的一種電子一種電子傳遞體傳遞體 Type I Type I Azurin Azurin 阿祖林阿祖林a weakly bound glutamine oxygen Cu2+ + e- = Cu+超氧化

49、物歧化酶，超氧化物歧化酶，SOD氧化物歧化酶（氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）是一種能）是一種能夠催化夠催化超氧化物超氧化物通過通過歧化反應(yīng)歧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為氧氣氧氣和和過氧化氫過氧化氫的的酶酶。SOD廣泛存在于各類廣泛存在于各類動(dòng)物動(dòng)物、植物植物、微生物微生物中，是一種重中，是一種重要的要的抗氧化劑抗氧化劑，保護(hù)暴露于氧氣中的，保護(hù)暴露于氧氣中的細(xì)胞細(xì)胞。 在氧分子的生物代謝過程中，作為不完全代謝產(chǎn)物，首先在氧分子的生物代謝過程中，作為不完全代謝產(chǎn)物，首先得到超氧自由基陰離子，接著再接受電子變?yōu)檫^氧陰離子，得到超氧自由基陰離子，接著再接受電子變?yōu)檫^氧陰離子，

50、它們都是它們都是高活性的有毒物種高活性的有毒物種，有必要及時(shí)有效地清除它們。，有必要及時(shí)有效地清除它們。生物體系通過進(jìn)化已經(jīng)形成自己的防御體系，生物體系通過進(jìn)化已經(jīng)形成自己的防御體系，H2O2可以用可以用過氧化氫酶，過氧化物酶過氧化氫酶，過氧化物酶除去，除去，O2-用用超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶有效有效地除去，從而起到有效保護(hù)生物體的作用。地除去，從而起到有效保護(hù)生物體的作用。天然存在的超氧化物歧化酶有四種：天然存在的超氧化物歧化酶有四種： CuZn SOD, Fe SOD, Mn SOD, Ni-SOD 酵母酵母CuZn-SOD結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 人類線粒體人類線粒體MnSOD結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) NiSOD結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)在人體中，超氧化物歧化酶含在人體中，超氧化物歧化酶含有三類：有三類：SOD1定位于定位于細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)中；中；SOD2位于位于線粒體線粒體；SOD3則位于細(xì)胞外。則位于細(xì)胞外。SOD1和和SOD3的的活性位點(diǎn)活性位點(diǎn)含有含有銅銅和和鋅鋅，而，而SOD2則含有則含有錳錳。CuZn-SOD1938年被發(fā)現(xiàn)，年被發(fā)現(xiàn)，1969年才知道其生物活性。年才知道其生物活性。它含有兩個(gè)相同的亞基，每個(gè)亞基含有一個(gè)銅和一個(gè)鋅離子。它含有兩個(gè)相同的亞基，每個(gè)