加氧酶是一类生物酶，能够在温和条件下活化分子氧，加速生命体中的氧化反应进行。最早发现的加氧酶是在酚酶催化氧化3,4-二甲基苯酚和邻苯二酚酶催化氧化邻苯二酚时，分子氧中的一个或两个氧原子能够直接插入有机分子。后续的研究主要集中在卟啉类加氧酶，尤其是血红素酶。
血红素酶的研究得到广泛、深入和成功的原因有三个：一是血红素酶的光谱易于测定，可以研究其在反应中形成的中间物；二是血红素酶易于大量纯化；三是血红素酶的研究具有重要的实用意义。
加氧酶可分为两大类：单加氧酶和双加氧酶。单加氧酶的催化作用下，反应底物仅与氧分子中的一个氧原子结合，另一个氧原子与氢供体结合生成水。双加氧酶的催化作用下，氧分子中的两个氧原子同时与底物结合。单加氧酶和双加氧酶分别具有不同的反应式。
单加氧酶和双加氧酶分别具有不同的功能和活化机理。单加氧酶有时被称为"混合功能加氧酶"或"羟化酶"，因为它们同时具有加氧酶和氧化酶的功能。双加氧酶可根据分子氧的两个氧原子是插入两个底物还是插入同一个底物分子而分为分子间双加氧酶或分子内双加氧酶。
加氧酶广泛存在于人类、动植物及微生物的自然界中。它们的功能包括代谢外源性化合物和参与生物分子的合成。
细胞色素P450是典型的卟啉类单加氧酶，也是血红素酶中最重要的单加氧酶。细胞色素P450的结构、功能及其化学模拟一直受到人们的特别关注。
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