漆酶中铜的研究.pdf
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2006年2月23日
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参见附件(283KB,9页)。
谴害一定要坚持 “ 治 、治小、治了”的方针;
( 三) 建议各级党政领导和主管部门对银杏大蚕蛾的危害引起高度重视,大力发动群
众,开展群防群治,采取 人工捕杀与药剂防治相结合的办法,彻底消灭,以防在更大地
域泛滥成灾 。
参 考 文 献
(1 j中国林业i 二 学研究院: 《中国森林 昆虫》 1 9 8 9 年,7 5 2 ~7 5 4 页林 业出版社。
漆 酶 中 铜 的 研 究
季 立 才
( 武汉大学化学 系,铜是一切生物必需的微量元素,在生物体内它主要以离子与蛋白质结合成铜蛋白的
形式存在 ” 1 漆酶是含铜蛋白酶,主要分布于漆树漆液 ( 生漆)和真苗类植 物 中。多
年来,对漆酶中铜的研究一直是化学家和生物化学家感必趣 的课题 ” ) 。在漆酶 发 现
的早期,铜是人们研究的对象和争论的焦点,在漆酶的近代研究中,铜是人们研究的重
点、难点和热点。本文拟对漆酶中铜的研究历史、现状和存在的分歧进行讨论。
一
, 漆酶中起催化作用的是铜而不是锰
1 8 8 3 年 日本的Yo s h i d a 首次从日本生漆中发现一种能促进生 漆 硬 化 和 变 黑 的 物
质 ) ,但他没有深入研究,因此不了解它的本质。1 8 9 4 年法国的B e r t r a n d 从越南生 漆
中分离出这种物质 “ ,发现它能催化氧化漆酚、对苯二酚和连苯三酚等多元酚。他将
生漆中具有催化活性的物质命名为 “ 漆酶” t La e e a s e )。1 8 8 7 年La b o r d e 发现真菌 类
植物中有一种酶也能催化氧化漆树酶的底物 ““,因而称真菌漆酶。与此同时B e r t r a n d
发现从越南生漆提取的漆酶中含有金属锰,并认为是锰在漆树酶催化反应中 起 关 键 作
用 ”。他 的这一观点 在漆 酶发现的早期延 续 了 4 0多 年 ,直到 1 9 3 9 年Ke i l i n 和 Ma n n
进一步研究纯化的漆树酶时,才发现漆酶中相连的金属是铜而不是锰 ( 1 。于是他们否
定了Be r t r a n d 的观点,提出漆酶是含铜蛋白酶,漆酶中起催化作用的是铜 不 是 锰。从
而确立了铜在漆酶 中的重要地位,推动了漆酶的研究沿着正确的方向发展。但是什么原
因导致了Be r t r a n d 的错误?一直设有定论。】 9 8 6 年法国的L e h n ( 1 9 8 7 年No b e l 化 学 奖
获得者)等用 x一射线荧光光谱分析技术 “ ,x , ~ Be r t r a n d l 8 9 7 年使用的越南 漆 树 酶
和蘑菇漆酶样品 ( 一直保存在巴黎的法兰西学院)进行金属古量分析,并与他们制得的
越南生漆丙酮粉末 t 粗漆酶)和纯漆树酶 ) 进行比较 ( 表 1),发现 Be r t r a n d的 漆
树酶样品与越南生漆丙酮粉末中,锰的含量较高,成铜的含量偏低。Le h a 等 指 出,产
生这一结果的原因是由于B e r t r a n d 采用不适当的分析技术 … 1 ,他将漆酶样品 灰 化 后
用氧化铅和硝酸处理,使其 中的锰氧化为高锰酸盐,再测定高锰酸盐的浓度并换算成锰
·22 ·
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表 1
元 素
各种 漆酶 中的金 属 含量 ( pp n t ) { ¨)
Be r t r a nd 的 越南 生 漆 蘑菇滦酶 丙酮鞍末 纯漆树酶
4
<0. 5
31 00
1 23 00
l 80
62
45
1
11
42
9 0
< 0. 5
< 1
< O. 3
1 420 0
50
5
1 8
2 31 0
30
1
< 1
< i 0
<0. 9
3
2
的含量,发现在灰分 中锰 的含量不低于2 . 5 %,相当于原漆酶样品中含锰约0 . 1 。显然
B e r t r a n d 制备的漆酶中含有大量的锰,使漆酶受到污染,因此导致了错误的结论。
至此,关于漆酶中起催化作用的是铜还是锰的争论终于彻底结束。 “ 漆酶是含铜蛋
白酶,铜在漆酶催化反应中起决定性作用”这一观点是完全正确的。对漆酶的近代研究
表明,漆酶 中铜与蛋白质的结合是比较牢固的,在 中性p H液溶 中对EDTA透 析,漆 酶
的铜不会失去 “ 。但在p H 7~ 8时对氢化物透析,能除去大部分铜 [ 】 ”) 。失去铜
的漆酶没有催化活‘ ,但 如果用一价铜离子处理失辅壤 ( 铜离子)的漆树酶,可 使之
恢复天 然漆 树酶 的活 性 ( 重建 ) l l 。
二 、漆酶 中铜 的含量 和价 态
早期测定漆树酶中铜的含量和价态的是 日本的Na k a mu r aI l ) ,报据漆酶 中 铜
的磁学 性质, 他发 现稳态漆酶 中含有 4个Cu 离子 。后 来Bl u mb e r g 等 用EP R 技 术
测定,发现越南漆树酶有 6个铜离予,约7 o 的铜是Cu ”。Br o ma n 等 用EP R技术
研究了真菌 (p o l y p o r u s )漆酶,发现它的 4个铜离子中只有5 0 在EP R 谱 中 有 Ca 。
信号,Eh r e n b e r g 等 。 ) 的研究也得出娄似的结论,仅有4 o 的Ca ”。因此有 人 曾 认
为EP R未检测出的铜离子是 l价的 ( Cu ),他们在窒温下EP R检测不出来。直 到1 9 7 6
年s o l 0 1 1 1 0 2 等通过漆酶磁化率与温度关系的研究 “,才确定漆酶 2个EP R检 测 不 出
铜离子是 2价的偶合离子对 ( Cu 一cu ) 。后来,尽管不同的实验室用EP R 测定的 数
据有差别,但对 下几点却是共同的,即漆酶中含有 4个 2价铜离 子 ( Ca “),其 中
两个Cu “是顺磁的,可 用EP R检测。另外 2个Cu 是反磁的,一般情况下用EP R检
测不出。 ( “) 不同来源的漆酶含铜量、含糖量和分子量有差别,其中典型的如表 2。
在柄孢菌漆酶 I中,它由 4个亚基组成.各含 4个 Cu ,所 整个 分 子 含 铜 数 为
1 6。
根据铜离子的EP R ? : l l 光谱性质,可 将漆酶分子中的4个Cu 分为三类 ”) :
藩
一
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0 0 0 5 5 4 3 6 5 4
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K = 呈 血 № M ( ; ;
维普资讯 http:www.cqvip.com I型Cu ” (1 个), Ⅱ型cu ” (1个), Ⅲ型C u ( 2个)。I型Cu ”是胚磁性 的,有强烈的蓝色,在6 1 鲫T n 左右有强吸收 ( 8 —5 o o o M c m ) … ) ,又称蓝 色 铜。 Ⅱ型
Cu “也是顺磁 性的,设有特征的吸收光谱,又称非蓝铜,但它的 EP R与 I型 Cu ”不
同, Ⅱ型Cu ”的超精细分裂常数 ( A )比 I型Cu ......
( 三) 建议各级党政领导和主管部门对银杏大蚕蛾的危害引起高度重视,大力发动群
众,开展群防群治,采取 人工捕杀与药剂防治相结合的办法,彻底消灭,以防在更大地
域泛滥成灾 。
参 考 文 献
(1 j中国林业i 二 学研究院: 《中国森林 昆虫》 1 9 8 9 年,7 5 2 ~7 5 4 页林 业出版社。
漆 酶 中 铜 的 研 究
季 立 才
( 武汉大学化学 系,铜是一切生物必需的微量元素,在生物体内它主要以离子与蛋白质结合成铜蛋白的
形式存在 ” 1 漆酶是含铜蛋白酶,主要分布于漆树漆液 ( 生漆)和真苗类植 物 中。多
年来,对漆酶中铜的研究一直是化学家和生物化学家感必趣 的课题 ” ) 。在漆酶 发 现
的早期,铜是人们研究的对象和争论的焦点,在漆酶的近代研究中,铜是人们研究的重
点、难点和热点。本文拟对漆酶中铜的研究历史、现状和存在的分歧进行讨论。
一
, 漆酶中起催化作用的是铜而不是锰
1 8 8 3 年 日本的Yo s h i d a 首次从日本生漆中发现一种能促进生 漆 硬 化 和 变 黑 的 物
质 ) ,但他没有深入研究,因此不了解它的本质。1 8 9 4 年法国的B e r t r a n d 从越南生 漆
中分离出这种物质 “ ,发现它能催化氧化漆酚、对苯二酚和连苯三酚等多元酚。他将
生漆中具有催化活性的物质命名为 “ 漆酶” t La e e a s e )。1 8 8 7 年La b o r d e 发现真菌 类
植物中有一种酶也能催化氧化漆树酶的底物 ““,因而称真菌漆酶。与此同时B e r t r a n d
发现从越南生漆提取的漆酶中含有金属锰,并认为是锰在漆树酶催化反应中 起 关 键 作
用 ”。他 的这一观点 在漆 酶发现的早期延 续 了 4 0多 年 ,直到 1 9 3 9 年Ke i l i n 和 Ma n n
进一步研究纯化的漆树酶时,才发现漆酶中相连的金属是铜而不是锰 ( 1 。于是他们否
定了Be r t r a n d 的观点,提出漆酶是含铜蛋白酶,漆酶中起催化作用的是铜 不 是 锰。从
而确立了铜在漆酶 中的重要地位,推动了漆酶的研究沿着正确的方向发展。但是什么原
因导致了Be r t r a n d 的错误?一直设有定论。】 9 8 6 年法国的L e h n ( 1 9 8 7 年No b e l 化 学 奖
获得者)等用 x一射线荧光光谱分析技术 “ ,x , ~ Be r t r a n d l 8 9 7 年使用的越南 漆 树 酶
和蘑菇漆酶样品 ( 一直保存在巴黎的法兰西学院)进行金属古量分析,并与他们制得的
越南生漆丙酮粉末 t 粗漆酶)和纯漆树酶 ) 进行比较 ( 表 1),发现 Be r t r a n d的 漆
树酶样品与越南生漆丙酮粉末中,锰的含量较高,成铜的含量偏低。Le h a 等 指 出,产
生这一结果的原因是由于B e r t r a n d 采用不适当的分析技术 … 1 ,他将漆酶样品 灰 化 后
用氧化铅和硝酸处理,使其 中的锰氧化为高锰酸盐,再测定高锰酸盐的浓度并换算成锰
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表 1
元 素
各种 漆酶 中的金 属 含量 ( pp n t ) { ¨)
Be r t r a nd 的 越南 生 漆 蘑菇滦酶 丙酮鞍末 纯漆树酶
4
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31 00
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50
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至此,关于漆酶中起催化作用的是铜还是锰的争论终于彻底结束。 “ 漆酶是含铜蛋
白酶,铜在漆酶催化反应中起决定性作用”这一观点是完全正确的。对漆酶的近代研究
表明,漆酶 中铜与蛋白质的结合是比较牢固的,在 中性p H液溶 中对EDTA透 析,漆 酶
的铜不会失去 “ 。但在p H 7~ 8时对氢化物透析,能除去大部分铜 [ 】 ”) 。失去铜
的漆酶没有催化活‘ ,但 如果用一价铜离子处理失辅壤 ( 铜离子)的漆树酶,可 使之
恢复天 然漆 树酶 的活 性 ( 重建 ) l l 。
二 、漆酶 中铜 的含量 和价 态
早期测定漆树酶中铜的含量和价态的是 日本的Na k a mu r aI l ) ,报据漆酶 中 铜
的磁学 性质, 他发 现稳态漆酶 中含有 4个Cu 离子 。后 来Bl u mb e r g 等 用EP R 技 术
测定,发现越南漆树酶有 6个铜离予,约7 o 的铜是Cu ”。Br o ma n 等 用EP R技术
研究了真菌 (p o l y p o r u s )漆酶,发现它的 4个铜离子中只有5 0 在EP R 谱 中 有 Ca 。
信号,Eh r e n b e r g 等 。 ) 的研究也得出娄似的结论,仅有4 o 的Ca ”。因此有 人 曾 认
为EP R未检测出的铜离子是 l价的 ( Cu ),他们在窒温下EP R检测不出来。直 到1 9 7 6
年s o l 0 1 1 1 0 2 等通过漆酶磁化率与温度关系的研究 “,才确定漆酶 2个EP R检 测 不 出
铜离子是 2价的偶合离子对 ( Cu 一cu ) 。后来,尽管不同的实验室用EP R 测定的 数
据有差别,但对 下几点却是共同的,即漆酶中含有 4个 2价铜离 子 ( Ca “),其 中
两个Cu “是顺磁的,可 用EP R检测。另外 2个Cu 是反磁的,一般情况下用EP R检
测不出。 ( “) 不同来源的漆酶含铜量、含糖量和分子量有差别,其中典型的如表 2。
在柄孢菌漆酶 I中,它由 4个亚基组成.各含 4个 Cu ,所 整个 分 子 含 铜 数 为
1 6。
根据铜离子的EP R ? : l l 光谱性质,可 将漆酶分子中的4个Cu 分为三类 ”) :
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