木质素与酚类化合物的酶法聚合文献综述

 2021-10-11 07:10

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文献综述

1漆酶的背景

漆酶(苯二醇:氧氧化还原酶,Ec1.10.3.2)是一种含铜的多酚氧化酶,和植物中的抗坏血酸氧化酶、哺乳动物的血浆铜蓝蛋白属铜蓝氧化酶家族中的同一小族,在结构和功能上存在着许多相似之处。它最早是从日本漆树的汁液中发现的,后来也发现其存在于真菌中,特别是白腐菌中分布更广泛。但是,关于该酶在原核生物中的表达则鲜有报道。1994年Givaudan等在细菌Azospirillumlipoferum中找到一种类似漆酶的多酚氧化酶,其具体性质尚未可知。后来又有人从地中海中分离到一株细菌,检测到其细胞粗提液中既有漆酶活性,又有酪氨酸酶活性,进一步研究表明该酶位于细菌质膜上,并且是多种组分聚合而成的,这与典型的漆酶结构特点有较大的差异。真菌漆酶的研究虽然有较长的历史,但是在很长时期内,集中在体内功能的研究,比如它在真菌自身发育分化中的定位、分布、专一性、可能的生理功能,以及在侵染植物中扮演的角色等等。随着本世纪70年代前后聚丙烯酰胺凝胶电泳和分子克隆等生物学技术的问世,漆酶的研究也掀开了新的一页,从体内功能研究发展到体外分子性质和功能研究,取得了巨大的进步,主要表现在三方面:很多来源的漆酶得到了纯化和进行了理化、生化性质研究;部分基因已得到了克隆和表达;酶的用途也大大拓展了,发现了许多新用途,具有广阔的应用前景。

2漆酶的性质

2.1漆酶的结构特征

漆酶是最简单的多铜氧化酶,一般含有4个铜原子,分布于3个高度保守的不同结合位点,每个铜原子在催化机制中都有很重要的作用。漆酶能催化氧离子通过4个电子还原成水,并且伴随着一些酚类底物的氧化。漆酶蛋白一般由500~550个氨基酸构成,有N端分泌信号肽。

2.2漆酶的氧化特性

根据光谱学、动力学对漆酶晶体衍射原理进行研究,得出漆酶催化底物的方式可能是:底物结合于酶活性中心的I型铜原子位点,通过CysHis途径将其电子传递给三核位点,该位点进一步把电子传递给结合到活性中心的第二底物氧分子,使之还原为水。同时,底物形成自由基,它们可以自身结合或相互偶联,形成聚合物或偶联产物嘲。漆酶是单电子氧化还原酶,在小分子的介体物质存在下,漆酶可氧化非酶底物嘲。目前通过不断研究,发现漆酶可氧化的非酶底物范围还在不断增加,这一性质预示着漆酶具有广泛的应用前景。不同漆酶氧化能力不一样,氧化方式也不同,甚至完全相反。漆酶氧化速率的大小不仅与漆酶本身的稳定性有关,而且也与漆酶和底物作用的一些动力学参数有关。

2.3漆酶中铜离子的作用和分类

漆酶是含铜多糖氧化酶,分漆树漆酶和真菌漆酶两大类,主要来源于生漆和真菌。由于漆酶的含糖量较高(在漆树漆酶中高达45%),难以得到X-衍射分析用的漆酶单晶,它的三维空间结构尚不清楚[1]。但已经证实,漆酶中的铜离子在催化氧化反应中起决定作用[2]。根据磁学和光谱性质可将漆酶中的四个铜离子分为三类:Ⅰ型Cu2 和Ⅱ型Cu2 各一个,是单电子受体,呈顺磁性,可以用顺磁共振(ESR)检测;Ⅲ型Cu4 2两个,是双电子受体,反磁性,ESR检测不出来。Ⅰ型Cu2 呈蓝色,在?614nm处有特征吸收峰;Ⅱ型Cu2 非蓝色,没有特征吸收光谱;Ⅲ型Cu4 2是偶合的离子对(Cu2 -Cu2 ),在330nm处有宽的吸收峰[1-2]。

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