一、概述


过氧化氢酶(catalase,CAT)是一种广泛存在于动植物体内的抗氧化酶之一,是由 4 个相同肽链亚基组成的四聚体血红素酶,具有保守的活化中心和铁血红蛋白结合位点,主要存在于细胞的过氧化物酶体、乙醛酸循环体和细胞质中,部分分布于线粒体和叶绿体内。在植物中,CAT 主要清除线粒体电子传递、β- 脂肪酸氧化以及光呼吸等过程中产生的过氧化氢(H2O2),以防止活性氧自由基对植物造成的伤害。CAT 与超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸酶(APX)被称为抗氧化酶保护系统。

根据 CAT 的序列水平和结构的不同可以将其分为3大类:单功能过氧化氢酶、过氧化氢-过氧化物酶和锰过氧化氢酶。过氧化氢酶和过氧化氢酶-过氧化物酶含有血红素结构,锰过氧化氢酶不含血红素结构。


过氧化氢酶的结构

过氧化氢酶的结构
A 典型过氧化氢酶;B 过氧化氢酶-过氧化物酶;C 非典型的过氧化氢酶


二、检测指标


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三、过氧化氢酶检测方法——可见光分光光度法


通常而言,酶活力指的是酶催化某一反应的能力,酶活力的大小可以用一定条件下酶所催化的某一反应的反应速率来表示。酶催化的化学反应速率越大,酶的活力越高;反之,则越小。所以,酶活力的测定实际上就是测定酶促反应的反应速率。酶促反应的反应速率即可以用单位时间内底物的减少量来表示,也可以用单位时间内产物的增加量来表示。一般而言,在底物充足的情况下,酶活力的大小与其产物的减少量或底物的生成量呈线性相关,但在实际情况下,随着反应的进行,酶活力将会在一段时间后出现下降甚至丧失,因此,测定酶活力应该测定反应开始阶段的酶促反应速率,即反应的初速率,此时的酶促反应速率可以代表酶的真实活力。

在过氧化氢酶催化反应当中,加入某一物质,使其与产物或底物形成带有有色基团的一种新的物质,该物质在某一波长具有新的吸收峰,且其生成量与产物或底物含量具有对应的线性关系,此时,测定新的吸收波长的变化值,即可间接计算出产物或底物的变化量,从而获得CAT 的活力。该类方法必须确保加入的物质与产物或者底物具有明确的线性关系,且新生成的有色物质在一定时间内能稳定存在。


四、过氧化氢酶在植物体内的作用


CAT在植物体内的主要作用是清除过氧化氢,过氧化氢作为植物体内一类信号传导分子,通常情况下,植物体内的过氧化氢含量较为稳定,但当植物受到逆境胁迫时,过氧化氢的含量会在短时间内积聚上升,亦即所谓的“氧爆发”,大量的过氧化氢会作为放大逆境胁迫的信号分子,使植物产生耐受性。然而此时,高含量的过氧化氢同时也会对植物的膜系统、脂质等产生氧化作用,从而破坏细胞的正常生理功能。为应对植物体内出现的氧爆发,CAT活力将会上升,加速清除自由基,减少其对植物的负面作用。


植物过氧化氢酶应对各种胁迫