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SOD 的催化作用是通过金属离子 Mn+1 (氧化态)和 Mn (还原态)的交替电子得失实现的。
一般认为 超氧阴离子自由基首先与金属离子形成内界配合物,Mn+1被体内的 超氧阴离子自由基还原为 Mn ,同时生成 O2 ,Mn又被 HO2· 氧化为 Mn+1 ,同时生成 H2O2 。而 SOD 又被氧化为初始氧化态的 SOD。最后,H2O2在过氧化氢酶的作用下,被催化分解为水(H2O)和 O2 。