光谱学的发展将铜蛋白归类为三大家族。根据这些蛋白的光谱特性，三种类型蛋白的活性位点的主要区别在于铜蛋白的不同（Malmstrom，1982）。第一类是1型家族，或称为蓝铜中心，这类蛋白的活性中心包含铜原子并且负责电子传递。第二类是2型家族，包括尤指多巴胺-β-单氧酶在内的多种酶，无蓝铜中心，表现出氧化酶及半乳糖氧化酶活性。第三类是3型家族。3型家族活性位点包含两个铜原子，功能在于结合并传递分子氧。PPO家族归属3型，由血蓝蛋白和具有儿茶酚酶活性和酪氨酸酶活性的酶组成（Solomon and Sundaram et al.，1996；Gerdemann and Eicken et al.，2002）。最近，在链霉菌属（Streptomyces murayamaensis）中发现第四类铜蛋白，它能够羟基化邻氨基酚，形成邻亚氨基酚，但不同于酪氨酸酶，它不能羟基化单酚（Noguchi and Kitamura et al.，2010）。

1.2.2.1　1型铜蛋白

1型铜中心，即所谓的“蓝铜中心”在电子转移蛋白，如质体蓝素（plastocyanin）和阿苏林（azurin）中发现。其深蓝色的颜色是由Cys S-Cu（II）的一种强烈的电荷转移过渡引起的（ε＞2000cm-1M-1）。在EPR光谱中，平行63Cu65Cu超精细分裂比六水合Cu（II）配合物的值小很多。蓝铜蛋白的晶体结构表明，该金属中心有一个强烈扭曲的四面体配位层，与理想四面体角有22°的差异（Shepard and Anderson et al.，1990）。这一扭曲的四面体配位层结构可能是对应于Cu（II）（正方形平面）和Cu（I）（四面体）配位几何之间的“过渡状态”。

1型铜的这一个四面体配位层，有两个组氨酸和半胱氨酸作为保守赤道线配体和一个作为变量的轴向配体。在细菌（CotA）中，这一轴向的配体是细菌蛋氨酸，在真菌漆酶中，是亮氨酸或苯丙氨酸。目前学者广泛认为，这种轴向位置的配体强烈地影响酶的氧化电势，可能提供用于调节其活性的机制。从苯丙氨酸到蛋氨酸的突变会显著降低Trametes villosa真菌漆酶的氧化电势（Kumar and Phale et al.，2003）。1型铜赋予多铜蛋白典型的蓝色，这主要是由于铜-半胱氨酸共价键的强烈电子吸收造成的。由于其较高的氧化还原电位（ca.＋790mV），底物氧化发生于1型铜位点。

1.2.2.2　2型铜蛋白

“非蓝-铜中心”，形成2型中心。它们在氧化酶中被发现，如半乳糖氧化酶、氧合酶和多巴胺-β-单加氧酶。此外，2型铜中心出现在铜、锌-超氧化物歧化酶的双核金属部位。2型铜中心有一个特征正方形平面的配位层结构。从六水合Cu（II）复合物可知Cu（II）的光谱行为（UV/VIS，EPR）。2型铜在可见光谱中没有被吸收，在EPR研究中显示出顺磁特性。

1.2.2.3　3型铜蛋白

相对于单核铜位点，3型铜中心包含两个铜原子。3型铜蛋白双核中心的光谱特征在于330 nm（氧化态）的电子吸收且同时由于双铜的反铁磁耦合而缺少EPR信号。另一种蛋白超家族包括酪氨酸酶和血蓝蛋白（Decker and Terwilliger，2000）也具备3型铜中心的共同特征。(www.daowen.com)

2型铜和3型铜可形成三核集群，减少分子氧和水的释放发生。2型铜由两个组氨酸配位。3型铜原子由6个组氨酸配位。3型铜蛋白的两个铜原子之间的强反铁磁耦合，由羟基桥维持。

3型铜中心蛋白可以作为加氧酶/氧化酶，或者氧运输蛋白。血蓝蛋白（HC）即是一种氧载体蛋白，是3型铜蛋白的一个典型代表。HC可以根据它们的生物来源分为两类：节肢动物（例如龙虾和蜘蛛）和软体动物（例如章鱼和蜗牛）的血蓝蛋白。它们有不同的亚单位，并且只有微弱的进化关系。数年来，两种节肢动物——龙虾和鲎的HC已经有明确的晶体结构。一种软体动物HC（巨型章鱼）的亚基也被结晶，其3D结构也被鉴定。

多酚氧化酶也是典型的3型铜蛋白。如上所述，包括CO和TYR。在生理催化过程中，含铜的金属蛋白与分子氧的可逆结合能力及蛋白对分子氧的激活能力起着关键作用。双铜蛋白中，血蓝蛋白、酪氨酸酶和二酚氧化酶都包含一个双核中心。这个3型铜中心以特殊的侧接桥联形式，结合分子氧，从而导致分子氧的激活，并形成特征氧结合蛋白：（1）铜元素的电子之间有强烈的反铁磁耦合；（2）在750 cm-1的共振拉曼光谱中有较低能量的O-O拉伸振动；（3）在～600 nm（ε～1000M-1cm-1）和～350nm（ε～20000M-1cm-1）处有典型的电荷转移带（Solomon and Sundaram et al.，1996）。除了双铜中心相似的几何结构和电子结构之外，这些蛋白具有不同的生理功能：血蓝蛋白是节肢动物和软体动物中氧的转运和存储蛋白；酪氨酸酶催化邻位酚的羟基化，并进一步氧化儿茶酚为醌类（Lerch，1983）。

多酚氧化酶缺乏水解酶活性，但在氧化邻苯二酚的过程中能够催化2个电子的转移反应，所得的产物醌具有高反应性，能够自动聚合形成棕色多酚类黑色素。这一过程可以保护受损植物免受昆虫或病原体的破坏。

TYR，CO和HC之间的功能和结构上的差异被混淆了很长一段时间，因为最初只有节肢动物的HC有详细的结构信息。TYR的三维结构尚不清楚，而软体动物的HC和植物的CO的结构数据使人们能够更深入地了解3型铜蛋白的活性位点。

1.2.2.4　其他铜蛋白

有些铜蛋白，如漆酶、抗坏血酸氧化酶和血浆铜蓝蛋白不属于这三种经典类型（Lippard and Berg，1994）。这些蛋白质的铜位点包括三核簇部分，经常被描述为一个2型和3型中心的结合。在抗坏血酸氧化酶中，一个1型铜中心与这样的三核簇单元距离为13Å（Dawley and Flurkey，1993）。其他两种铜中心类型——CuA和CuB——也能在包含几个非铜金属中心的细胞色素C氧化酶中发现（Lippard and Berg，1994）。漆酶是一个有4个铜离子的三核簇，如图1-2所示。漆酶是蓝色多铜氧化酶（MCO）中最大的子群，利用铜离子特殊的氧化还原能力催化广泛的芳香族底物，同时将分子氧还原为水。在200余种氧化酶和加氧酶中，仅有6类酶（细胞色素c氧化酶、漆酶、L-抗坏血酸氧化酶、铜氧化酶、胆红素氧化酶、吩恶嗪酮合成酶）可催化这种类型的氧化反应。