我們知道,酶具有專一性的特點,這就說明生物體內(nèi)是存在過氧化氫的。而過氧化氫是一種強(qiáng)氧化劑,具有腐蝕性,對生物本身有很大危害。那么,生物體內(nèi)的過氧化氫是從何而來的呢?過氧化氫酶在生物體內(nèi)有哪些重要作用呢?
要回答以上問題,我們首先要了解過氧化物酶體。過氧化物酶體又稱為微體,是一種細(xì)胞器。過氧化物酶體是由單層膜包裹的囊泡, 直徑約為0.5~1.0μm, 通常比線粒體小。過氧化物酶體不是來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,因此它不屬于內(nèi)膜系統(tǒng)的膜結(jié)合細(xì)胞器。過氧化物酶體普遍存在于真核生物的各類細(xì)胞中,尤其在肝細(xì)胞和腎細(xì)胞中數(shù)量特別多。
氧化酶是過氧化物酶體中的一類主要酶類,。氧化酶約占過氧化物酶體酶總量的一半(包括:尿酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶和L-α- 羥基酸氧化酶等)。各種氧化酶作用于不同的底物(受酶催化的化合物稱為該酶的底物或作用物,例如D-氨基酸氧化酶的底物是D-氨基酸),其共同特征是氧化底物的同時,將氧還原成過氧化氫: RH2+ O2→ R + H2O2,從而生成H2O2。
過氧化氫是氧化酶催化的氧化還原反應(yīng)中產(chǎn)生的細(xì)胞毒性物質(zhì),而過氧化氫酶的作用是催化過氧化氫的分解: 2H2O2→ O2+ 2H2O 。在細(xì)胞中氧化酶將底物氧化是必要的反應(yīng)。因此,過氧化氫酶存在于過氧化物酶體中,可對細(xì)胞起保護(hù)作用,使細(xì)胞免受過氧化氫的危害。
除此之外,過氧化氫酶還可以利用過氧化氫,將其它底物(如醛、醇、酚)氧化:R′H2+H2O2→R′+2H2O,所以,在動物體內(nèi),過氧化物酶體還具有一定的解毒作用,例如,人飲入的酒精1/4是在過氧化物酶體中氧化為乙醛。
過氧化氫酶在人體內(nèi)除了有保護(hù)作用和解毒作用外,還有哪些作用呢?自由基理論認(rèn)為過氧化氫酶與細(xì)胞抵抗衰老有一定關(guān)系。自由基理論是科學(xué)家提出的人體衰老的假說之一。細(xì)胞代謝過程離不開氧的存在,生物氧化過程是細(xì)胞獲得能量的過程,然而在這種生物氧化過程的同時,會產(chǎn)生一些高活性的化合物,它們是生物氧化過程的副產(chǎn)品。實驗已經(jīng)證明,這些生物氧化過程的副產(chǎn)品或中間產(chǎn)物與細(xì)胞衰老直接相關(guān),它們能導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的改變,這就是細(xì)胞衰老的自由基理論。
自由基是一類瞬時形成的含不成對電子的原子或功能基團(tuán),普遍存在于生物系統(tǒng),這些自由電子導(dǎo)致了這些物質(zhì)的高反應(yīng)活性。主要包括:羥自由基-OH、氫自由基(-H)、碳自由基、脂自由基等。其中羥自由基(-OH)的化學(xué)性質(zhì)最活潑。自由基在細(xì)胞內(nèi)的產(chǎn)生是由多種原因的,例如生物氧化,輻射,受污染物侵害等。此外,機(jī)體血紅蛋白、肌紅蛋白中還可通過非酶促反應(yīng)產(chǎn)生自由基。
自由基含有未配對電子,具有高度反應(yīng)活性,能損傷DNA、生物膜、重要的結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白,從而引起衰老各種現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)然,細(xì)胞能產(chǎn)生自由基就能清除自由基,過氧化氫酶和超氧化物歧化酶等酶是正常細(xì)胞內(nèi)存在清除自由基的防御系統(tǒng)。除了酶可以清除自由基外,維生素E等物質(zhì)也可以清除自由基。
在植物中過氧化氫酶也具有重要的作用,例如可抑 制細(xì)胞衰老;在光合作用過氧化氫酶會參與物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化。
在生活生產(chǎn)中過氧化氫酶有一定的用途。例如,過氧化氫酶可廣泛應(yīng)用于紡織品氧漂后的生物脫氧凈化工藝——即在染色之前,去除氧漂后殘留于紡織品及其工藝環(huán)境中的過氧化氫。其意義在于能大幅度節(jié)約水資源和其它能源的情況下,高 效快速地清除氧漂后織物和水浴中殘留的過氧化氫,以免殘存的過氧化氫對染料的破壞。過氧化氫酶能有效的提高染色質(zhì)量,縮短工序時間,減少三廢排放。過氧化氫酶可以從動物器臟中用高科技手段提取。過氧化氫酶同樣適用于賓館、醫(yī)院、洗衣房等使用過氧化氫進(jìn)行漂白或消毒的紡織品,防止由于織物中殘留過氧化氫的存在,而造成使用者皮膚過敏,引發(fā)炎癥等不良后果,同時也可避免織物氧化脆損,從而延長使用期限。