Superoksid dismutaza v prahu, molekulska formula NULL, CAS 9054-89-1, Je pomembna sestavina antioksidativnega encimskega sistema v bioloških sistemih, široko razširjena v mikroorganizmih, rastlinah in živalih. Je antioksidativni metaloencim, ki obstaja v živih organizmih. Lahko katalizira dismutacijo superoksidnih anionskih radikalov za proizvodnjo kisika in vodikovega peroksida, ki igra ključno vlogo pri ravnovesju med oksidacijo in antioksidacijo v telesu. Tesno je povezan s pojavom in razvojem številnih bolezni. To je vrsta encima, ki lahko katalizira dismutacijo superoksidnih anionskih radikalov (O2-) v H2O2 in O2. Ta encim je široko razširjen in je bil izoliran iz različnih organizmov, kot so bakterije, glive, alge, rastline, praživali, žuželke, ribe in sesalci.
Njegove lastnosti so zelo stabilne, SOD govejih rdečih krvnih celic pa ostane neaktiven tudi po nekajminutnem segrevanju pri 75 stopinjah. Prav tako je relativno stabilen na kisline in alkalije ter lahko reagira v območju pH 5,3-10,5. Ima antioksidativne učinke in učinke proti -staranju, njegov mehanizem delovanja pa je predvsem izločanje škodljivih superoksidnih anionskih radikalov (O2-) v telesu. Superoksid dismutaza ima edinstvene terapevtske učinke na bolezni, ki jih povzročajo superoksidni radikali (O2-), kot so zastrupitev s kisikom, akutna vnetja, različne avtoimunske bolezni, radiacijska bolezen in senilna siva mrena. To je obetavna nova vrsta medicinskega encima. Superoksid dismutazo preučujejo kot zdravilo proti staranju.
Katalitični učinek SOD je dosežen z izmeničnim pridobivanjem in izgubo elektronov kovinskih ionov Mn+1 (oksidirano stanje) in Mn (reducirano stanje). Na splošno velja, da superoksidni anionski radikali najprej tvorijo notranje vezane komplekse s kovinskimi ioni, Mn+1 pa se reducira v Mn s superoksidnimi anionskimi radikali v telesu, pri tem pa nastaja O2. Mn nato oksidira v Mn+1 z HO2 ·, pri čemer nastane H2O2. In SOD se oksidira do začetnega oksidacijskega stanja. Končno se H2O2 katalitično razgradi v vodo (H2O) in O2 pod delovanjem katalaze
Kar zadeva hrano:
Superoksid dismutaza v prahuima visoko vsebnost v zelenjavi in sadju, kot so banane, glogi, opuncije, kivi, česen itd. Porazdeljen je tudi v drugih živilih, kot so pokrovače in piščanec. Aktivnost SOD je večja v lupini kot v mesu in večja v svežem sadju kot v sadju po skladiščenju. Predela se v različne oblike zdravstvenih izdelkov in aditivov za živila za uporabo, kot so mleko z dodatkom SOD, pivo, gumijevi gumiji in druge vrste ojačevalcev hranilne vrednosti hrane.
Na področju dnevne kemične industrije:
Staranje in poškodbe kože so pomembne značilnosti človekovega staranja, ki jih povzroča kopičenje ali odstranjevanje reaktivnih kisikovih vrst, kar povzroča ovire. Presežek prostih radikalov v telesu lahko povzroči poškodbe celic in pigmentacijo. Zaradi neposrednega stika med človeško kožo in kisikom lahko povzroči staranje in poškodbe kože. Dodatek eksogenega SOD je koristen za upočasnitev staranja kože, antioksidacijo in odstranjevanje pigmentacije. Številni domači in tuji proizvajalci kozmetike so svojim izdelkom dodali določen delež SOD. Kot so Est é e Lauder Pomegranate Water iz Francije, SKII Fairy Water iz Japonske in Da Bao SOD Honey iz Kitajske.
Protivnetni vidik:
Glede na to, da je SOD specifičen dismutacijski katalizator, ki deluje na superoksidne anionske radikale, ima SOD kot farmacevtski izdelek pomembne terapevtske učinke pri zdravljenju vnetij, avtoimunskih bolezni, srčno-žilnih in možgansko-žilnih bolezni, ki jih povzroča delovanje prostih radikalov. SOD lahko uporabi svoje antioksidativne lastnosti za zaviranje vrst vnetij, kot so artritis, plevritis in akutni bronhitis.
Reaktivne kisikove vrste, vključno s superoksidnimi radikali, igrajo pomembno vlogo pri kolitisu, superoksid dismutaza 1 (SOD1) pa lahko uniči superoksidne radikale v telesu. Nedavna študija, objavljena v Redox Biology, je pokazala, da lahko pomanjkanje SOD1 poveča oksidativni stres pri miših, poruši črevesno epitelijsko pregrado, zmanjša aktivnost antioksidantnih encimov, poveča infiltracijo pro-vnetnih imunskih celic v debelem črevesu in poslabša kolitis, ki ga povzroča DSS pri miših. Obnovitev aktivnosti SOD lahko zavre vnetje in apoptozo, posredovano s signalizacijo p38-MAPK/NF - κ B, in tako ublaži kolitis.
Razvrstitev
Glede na različne kovinske kofaktorje v SOD,Superoksid dismutaza v prahulahko grobo razdelimo v tri kategorije: Cu/Zn SOD Mn-SOD, Fe-SOD.
① Cu/Zn SOD:
Modro-zelene barve, prisoten predvsem v citoplazmi evkariontskih celic in velja za najbolj razširjeno vrsto v relativno primitivnih bioloških skupinah.
② Mn SOD:
Rožnate barve, najdemo ga predvsem v mitohondrijih prokariontov in evkariontov.
③ Fe SOD:
Je rumeno rjave barve in obstaja predvsem v prokariontskih celicah. Učinkovito lahko odstranijo superoksidne anionske radikale (ki nosijo en neparen elektron in en negativen naboj), s čimer se izognejo njihovemu prekomernemu poškodovanju celic in delujejo kot antioksidanti, proti sevanju in proti-staranju.
Distribucija
① Večina primitivnih celic nevretenčarjev vsebuje Cu/Zn SOD, medtem ko vretenčarji na splošno vsebujejo Cu/Zn SOD in Mn SOD. Cu/Zn SOD najdemo v rdečih krvnih celicah in jetrnih celicah ljudi, miši, prašičev, krav itd., obstaja pa predvsem v citoplazmi ter med notranjo in zunanjo membrano mitohondrijev.
② Fe SOD v rastlinskih celicah obstaja predvsem v kloroplastih.
③ Glive na splošno vsebujejo Mn SOD in Cu/Zn SOD. Večina evkariontskih alg vsebuje Fe SOD v svoji stromi kloroplasta in Mn SOD, vezan na tilakoidno membrano, medtem ko večina alg ne vsebuje Cu/Zn SOD.
Mn SOD, ki je na splošno prisoten v mitohondrijskem matriksu, je bil prav tako očiščen iz človeških in živalskih jetrnih celic.
struktura
① Cu/Zn SOD:
Njegovo aktivno središče vključuje en ion Cu in en ion Zn. Raziskave so pokazale, da je prisotnost Cu nujna za delovanje Cu/Zn SOD, saj neposredno interagira s superoksidnimi anionskimi radikali. Vendar pa je okoliško okolje Zn natrpano in se ne izpostavlja neposredno reakcijski raztopini, niti ne vpliva neposredno na superoksidne anionske radikale, s čimer stabilizira okolje okoli aktivnega središča. Dvovalentni bakrov ion se veže na dušikove atome na štirih histidinskih ostankih okoli sebe preko koordinacijskih vezi, kar ima za posledico izkrivljeno skoraj ravno kvadratno konfiguracijo. Obstajajo trije histidini okoli Zn, ki se z njim usklajujejo prek dušikovega atoma, en histidin pa si delita Cu in Zn ter tvorita strukturo imidazolnega mostu. Poleg tega se Zn usklajuje tudi z ostankom asparaginske kisline in tvori popačeno tetraedrično koordinacijsko konfiguracijo.
② Mn SOD:
Sestavljen je iz 203 aminokislinskih ostankov. Aktivni center je Mn (III), koordinacijska struktura pa je pet koordinatna trikotna bipiramida, pri čemer je en aksialni ligand molekula vode, drugi aksialni ligand pa kofaktor proteina His-28. Na ekvatorialni ravnini so proteinski kofaktorji His-83, Asp-166 in His-170. Aktivno mesto encima se nahaja v okolju, sestavljenem predvsem iz hidrofobnih ostankov, z dvema verigama podenot, ki tvorita kanal, ki služi kot potrebna pot za substrate ali druge notranje ligande, da se približajo Mn (III) ionom.
Superoksid dismutaza (SOD) je vrsta metaloencima, ki je široko prisoten v živih organizmih in lahko učinkovito katalizira dismutacijo superoksidnih anionskih radikalov (O₂⁻·) v vodikov peroksid (H₂O₂) in kisik (O₂). Je ključna sestavina antioksidativnega obrambnega sistema v živih organizmih. S-poglobljeno študijo svojega funkcionalnega mehanizma je SOD pokazal široko uporabno vrednost na področjih, kot so medicina, prehrana, kozmetika, kmetijstvo in industrija.
Medicinsko področje: antioksidativna terapija in intervencija bolezni
1. Proti staranju in zdravljenje kroničnih bolezni
SOD upočasnjuje proces staranja celic tako, da očisti odvečne superoksidne anionske radikale v telesu, zavira peroksidacijo lipidov, oksidacijo beljakovin in poškodbe DNK. Klinične študije so pokazale, da lahko dodatki SOD izboljšajo imunsko funkcijo starejših, zmanjšajo raven vnetnih dejavnikov in imajo potencialne terapevtske učinke na bolezni,-povezane s starostjo, kot sta ateroskleroza in Parkinsonova bolezen. Na primer kombinacijasuperoksid dismutaza v prahuin vitamin E lahko bistveno zmanjšata površino aterosklerotičnih plakov, njegov mehanizem pa je povezan z zaviranjem oksidativne modifikacije lipoproteinov nizke-gostote.
2. Vnetja in regulacija avtoimunskih bolezni
Pri kroničnih vnetnih boleznih, kot sta revmatoidni artritis in vnetna črevesna bolezen, SOD zmanjša oksidativno poškodbo tkiva z zaviranjem superoksidnih anionov, ki nastanejo zaradi izbruha dihanja nevtrofilcev. Poskusi na živalih so pokazali, da lahko lokalno vbrizgavanje SOD zmanjša stopnjo otekanja sklepov in izražanje vnetnih dejavnikov (kot sta TNF - in IL-6) pri podganah z modelom artritisa, kar je podlaga za razvoj novih protivnetnih zdravil.
3. Zaščita pred poškodbami zaradi sevanja
SOD ima zaščitni učinek na poškodbe celic, ki jih povzročajo ionizirajoča sevanja (kot so X-žarki, gama žarki). Njegov mehanizem vključuje čiščenje prostih radikalov, ki nastanejo zaradi sevanja, stabilizacijo strukture celične membrane in zaviranje dvojnih prelomov DNA. Predklinične študije so potrdile, da lahko predhodno zdravljenje s SOD znatno izboljša stopnjo preživetja miši, izpostavljenih sevanju, in ublaži stranske učinke, kot je supresija kostnega mozga, kar zagotavlja novo strategijo za adjuvantno terapijo radioterapije tumorjev.
4. Očesna bolezen
Pri oftalmoloških boleznih, kot sta glavkom in katarakta, SOD ščiti ganglijske celice mrežnice in epitelne celice leče tako, da zavira intraokularni odziv na oksidativni stres. Na primer, kapljice za oko SOD lahko zmanjšajo intraokularni tlak pri podganah z modelom glavkoma in zmanjšajo izgubo debeline plasti mrežničnih živčnih vlaken, kar zagotavlja smer za razvoj nevroprotektivnih zdravil proti glavkomu.
Živilska industrija: naravni antioksidanti in konzervansi
1. Aditiv za živila
SOD kot naravni antioksidant lahko nadomesti kemično sintetizirane konzervanse, kot sta BHA in BHT, in s tem podaljša rok uporabnosti hrane. Odpravlja proste radikale, ki nastajajo pri predelavi hrane, zavira oksidacijo olja, žarkost in denaturacijo beljakovin. Na primer, dodajanje SOD mesnim izdelkom lahko zmanjša proizvodnjo halal okusa in ohrani stabilnost barve mesa; Uporaba v mlečnih izdelkih lahko prepreči razgradnjo hranil, kot sta vitamin A in C.
2. Funkcionalni razvoj hrane
Superoksid dismutaza v prahuse pogosto uporablja v zdravi hrani za dopolnitev antioksidativne sposobnosti telesa v obliki kapsul, peroralnih tekočin in drugih oblik. Klinične študije so pokazale, da lahko dnevni vnos 100-200 mg SOD znatno poveča skupno antioksidativno zmogljivost plazme, zmanjša ravni označevalcev oksidativnega stresa (kot je MDA) in pozitivno vpliva na izboljšanje slabega zdravstvenega stanja in izboljšanje vzdržljivosti pri vadbi.
Področje kozmetike: proti-staranju in zaščita kože
1. Proti gubam in beljenje
SOD izboljša elastičnost kože in globino gub z zaviranjem izražanja matričnih metaloproteinaz (MMP), ki jih povzroča ultravijolično sevanje, kar zmanjšuje razgradnjo kolagena. Hkrati lahko blokira delovanje ključnega encima za sintezo melanina (tirozinaze) in zavre pigmentacijo. Na primer, esenca, ki vsebuje SOD, lahko zmanjša indeks melanina mišje kože po ultravijoličnem sevanju za 30% in poveča vsebnost kolagena.
2. Popravi funkcijo pregrade
SOD lahko spodbuja proliferacijo keratinocitov in sintezo lipidov, kar pospeši obnovo kožne pregrade. V modelu atopičnega dermatitisa lahko krema SOD znatno zmanjša transkutano izgubo vode (TEWL) in ublaži simptome srbenja, z učinki, primerljivimi z glukokortikoidi, vendar z manj stranskimi učinki.
Področje kmetijstva: odpornost na stres, povečanje pridelka in biološki nadzor
1. Izboljšanje odpornosti rastlin na stres
Prekomerna ekspresija gena SOD lahko poveča toleranco rastlin na abiotske strese, kot so suša, slanost in nizka temperatura. Na primer, po povečanju aktivnosti SOD v gensko spremenjenem tobaku se je njegova fotosintetska učinkovitost v sušnih razmerah zmanjšala za 40 %, izguba pridelka pa za 25 %.
2. Razvoj bioloških pesticidov
SOD lahko zavira poškodbe rastlinskih celic, ki jih povzročajo superoksidni anioni, ki jih proizvajajo patogene bakterije, in se uporablja kot biološko kontrolno sredstvo za zaščito pridelka. Na primer, kombinacija SOD in hitinaze lahko znatno zmanjša pojavnost sive plesni paradižnika, kar je boljše od kemičnih fungicidov.
Superoksid dismutaza je postala vroča tema v interdisciplinarnih raziskavah zaradi svoje učinkovite sposobnosti lovljenja prostih radikalov. Z razvojem genskega inženiringa, nanotehnologije in sintetične biologije se bodo stabilnost, ciljanje in katalitična učinkovitost SOD še izboljšali. Njegove potencialne uporabe v natančni medicini, zelenem kmetijstvu in inteligentnem varstvu okolja bodo še naprej objavljene, kar bo zagotovilo pomembno podporo za zdravje ljudi in trajnostni razvoj.
Metoda merjenja
Glavne metode za določanje aktivnosti superoksid dismutaze vključujejo direktno metodo, metodo avtooksidacije pirogalola, metodo redukcije citokroma C, kemiluminiscenčno metodo in metodo kinetike fluorescence. V zadnjih letih je bilo uveljavljenih veliko novih metod, kot so imunološka metoda, metoda enostavne gelske filtracije in difuzije, metoda polarografske kisikove elektrode, metoda mikroanalize itd.
Načelo je določiti dejavnostSuperoksid dismutaza v prahuz merjenjem količine dismutacije O2- na podlagi lastnosti O2- ali snovi, ki proizvaja O2-. Klasične direktne metode vključujejo razgradnjo pulznega sevanja, elektronsko paramagnetno resonanco (EPR) in jedrsko magnetno resonanco (NMR). Zaradi visokih stroškov potrebnih instrumentov in opreme se na splošno redkeje uporabljajo.
Princip temelji na klasični spektrofotometriji. V alkalnih pogojih florofenol samodejno oksidira v rdeče oranžni fenol. UV-vidna spektroskopija se uporablja za sledenje valovnih dolžin 325 nm, 420 nm ali 650 nm (klasičnih 420 nm), medtem ko ustvarja O2-. SOD katalizira reakcijo dismutacije O2-, da zavre avtooksidacijo florofenola. Stopnja inhibicije vzorca na stopnjo avtooksidacije florofenola lahko odraža vsebnost SOD v vzorcu. Prednosti te metode so visoka specifičnost, zahtevana majhna velikost vzorca (samo 50 μl), hitro in preprosto delovanje, dobra ponovljivost, visoka občutljivost in preprosti reagenti.
Načelo je, da O2, proizveden v sistemu ksantin ksantin oksidaze, zmanjša določeno količino oksidiranega citokroma C v reduciran citokrom C, ki ima največjo absorpcijo svetlobe pri 550 nm. V prisotnosti SOD se zaradi dismutacije dela O2-, ki jo katalizira SOD, ustrezno zmanjša hitrost reakcije redukcije O2- citokroma C, kar pomeni, da je njegova reakcija zavrta. Inhibicijska krivulja se lahko dobi tako, da se nariše odstotek inhibicijske reakcije glede na koncentracijo SOD, iz katerega se lahko izračuna aktivnost SOD v vzorcu. Ta metoda je klasična indirektna metoda, vendar je njena občutljivost relativno nizka.
Načelo je, da ksantin oksidaza katalizira oksidacijsko reakcijo substratov ksantina ali hipoksantina v aerobnih pogojih za proizvodnjo sečne kisline, hkrati pa proizvaja O2-. Slednji lahko reagira s kemiluminiscenčnim sredstvom luminolom, da ga vzbudi. SOD lahko očisti O2- in tako zavre kemiluminiscenco luminola. To metodo je mogoče uporabiti za mikro določanje SOD z visoko občutljivostjo, preprostostjo in natančnostjo, ki je vsaj podobna metodi redukcije citokroma C.
Merijo aktivnost SOD, z imunološkimi metodami pa lahko določimo maso SOD v vzorcu, zato imajo dobro specifičnost in so idealne metode za merjenje SOD. Imunološke metode vključujejo radioimunotest, kemiluminescenčni imunotest, ELISA itd. Toda njegova pomanjkljivost je, da lahko zazna le ustrezen antigen protitelesa, za odkrivanje različnih vrst SOD pa je treba pripraviti ustrezna specifična protitelesa, kar je okorno.
pogosta vprašanja
Kaj počne superoksid dismutaza?
Superoksid dismutaza (SOD) je encim, ki ga najdemo v vseh živih celicah. Encim je snov, ki pospeši določene kemične reakcije v telesu. Superoksid dismutazapomaga razgraditi potencialno škodljive molekule kisika v celicah.
Katera živila vsebujejo veliko superoksid dismutaze?
Uživanje naravnih virov SOD, kot je nprzelje, brstični ohrovt, pšenična trava, ječmenova trava in brokolise je spodbujalo [15]. Uporaba SOD kot zdravila je lahko ugodnejša z vidika količine in trajanja farmakološkega učinka v primerjavi z drugimi antioksidanti.
Kako povečati SOD v telesu?
Vaše telo proizvaja encim antioksidant naravno, vendar lahkojejte sveže vire SODda povečate svoje ravni, ne da bi se morali zanašati na dodatke. Če dodajanje živil z antioksidanti vaši prehrani ni dovolj in uporabljate SOD za boj proti določenemu zdravstvenemu stanju, so na voljo dodatki in IV odmerki.
Kaj je SOD v negi kože?
Priljubljena oznake: superoksid dismutaza v prahu cas 9054-89-1, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, veleprodaja, nakup, cena, v razsutem stanju, za prodajo