儿茶酚氧化酶的双核铜中心催化儿茶酚的氧化，分子氧的4电子还原为水（见图1-8（a））。基于生物化学（Wilcox and Porras et al.，1985）、光谱学（Eicken and Zippel et al.，1998）和结构数据所提出的催化途径中，双氧结合到双铜金属中心，替换了结合于CuA的溶剂分子（见图1-8（a）、图1-8（b）），而此时儿茶酚氧化酶以还原态酶的形式存在。在分子氧结合之前，儿茶酚底物（CAT）与Cu（I）-Cu（I）的结合亲和力较低。紫外/可见光谱表明分子氧作为过氧化物，以μ-η2：η2模式桥接结合于相隔3.8Å的Cu-Cu（EXAFS光谱学数据）上（Eicken and Zippel et al.，1998）。在鲎（Limulus polyphemus）血蓝蛋白上也已经观察到相同的结合模式，其Cu-Cu的距离为3.6Å（Magnus and Hazes et al.，1994）。

儿茶酚氧化酶的Phe 261侧链的旋转打开了双铜中心，以利于儿茶酚底物（CAT）的结合。从儿茶酚氧化酶和苯基硫脲（PTU）（见图1-8（e）、图1-8（a）的底部）的抑制剂复合物中观察到的结合模式来看，CAT和双氧的同时结合是可行的。基于所述儿茶酚氧化酶的PTU抑制剂复合物结构，单齿结合模型适用于儿茶酚氧化酶的催化模式（见图1-8（c）、图1-8（a）的第二个），其中CAT的两个羟基之一进行去质子化后，与CuB结合。谷氨酸Glu 236以氢键结合于双铜中心附近的溶剂分子，可协助底物的去质子化。在底物的结合态下，CuB可与His 240，His 244，His 274和分子氧形成6个配位的平面。His 274和儿茶酚底物将占据在该扭曲的八面配位体的两个轴向位置，与含9个d电子的Cu（II）配合。CuA位点将继续留在四方锥体中，其配基分别为His 88，His 118，中纬线处的O2 2-，轴向位置的His 109和空缺的非溶剂可以进入第六个配位点。在儿茶酚氧化酶-O2 2--CAT的三元复合体中，两个电子可以从底物转移到过氧化物上，随后过氧化物被质子化，且伴随O-O键被裂解。Glu 236和底物的第二个非配位的羟基提供一个质子，促进水的脱离和邻醌产物的分离。溶剂引起的桥连基团的质子化使活性位点进入止息态的氢氧化物桥连双铜状态（见图1-8（d）、图1-8（a）中倒数第二个）。

第二个儿茶酚可以作为“辅助底物”将氢氧化物桥的二价双铜还原为一价双铜。这一反应途径的步骤与酪氨酸的邻位酚氧化活性是一致的，在添加底物后，甚至在不含氧的情况下，醌即可立即形成（Solomon and Sundaram et al.，1996）。基于儿茶酚氧化酶-PTU复合体的单齿结合模式，双酚底物与CuB的结合很可能将Cu（II）-Cu（II）还原为双亚铜状态并重复催化循环。

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图1-8　儿茶酚氧化酶的反应路径

Proposed reaction pathway of catechol oxidase，based on biochemical，spectroscopic，and structural data.a，The pathway for the reaction catalyzed by catechol oxidase is shown schematically in three steps：two molecules of catechol（or derivatives thereof）are oxidized，coupled with the reduction of molecular oxygen to water.The binding mode of PTU is displayed at the bottom.b-d The three-dimensional structures for each of the three reaction steps，as derived from crystallographic analysis.Note that the ternary catechol oxidase-—CAT complex shown in（c）is a model，guided by e，the binding mode observed for the inhibitor PTU（Klabunde and Eicken et al.，1998）.