辣根过氧化物酶的实验方法和原理

发布时间:2024-07-28
实验原理:过氧化物酶催化以下反应:2 h2o2 →o2+2h2o
这一类酶以铁卟啉为辅基,所以属血红素蛋白质类(hemeproteins)。过氧化物酶在生物界分布极广,在细胞代谢的氧化还原过程中起重要的作用。
本实验是以辣根为原料,经过水的抽提,硫酸铵和丙酮分级分离,再经锌离子纯化,透析除盐,冷冻干燥,最后制得高纯度的辣根过氧化物酶。
辣根过氧化物酶分子量在40,000左右,是一种含亚铁血红素的蛋白质,等电点7.2;易溶于水,溶解度为5%(w/v),溶液呈棕红色,透明;也溶于0.58饱和度以下的硫酸铵溶液,而0.62饱和度以上则不溶。该酶最适ph为7.0(对愈创木酚为氢给体而言)。在室温下hrp在几周内保持稳定,加热到63℃后15分钟内稳定。
辣根过氧化物酶氧化还原电势很低,ph6.08时,e’0= -0.2070v;ph为7.71时,e’0= -0.5787v。
辣根过氧化物酶的作用机理可分以下三步:
第一步,形成绿色有活性的酶一底物复合物ⅰ:
第二步,复合物ⅰ转变成红色有活性的复合物ⅱ:复合物ⅰ+ah→复合物ⅱ+a
第三步,复合物ⅱ被还原,释放出酶:ah:表示还原型氢供体。
在一定程度上复合物ⅱ可自发地分解成hrp和产物(p),亦可与过量的过氧化氢形成无活性的复合物ⅲ。复合物ⅱ自发地分解
辣根过氧化物酶的活力测定方法有多种,主要原理介绍如下:
复合物ⅱ与过量的过氧化氢形成复合物ⅲ
1、rz值,提纯工作的后几步以及纯酶溶液可用rz值表明酶的纯度。rz值403nm处的吸收代表血红素辅基的吸收,275nm的吸收是蛋白质的吸收,结晶的hrp的rz值为3.04。测定时的酶浓度为1毫克蛋白/毫升。
2、愈创木酚法:测k4[见反应式⑶]。以愈创木酚(邻甲氧基酚,guaiacol)为氢给体,其反应如下:
愈创木酚法
四邻甲氧基连酚有色产物四邻甲氧基连酚(e470nm = 26.6mm-1·cm-1)生成的速度(dx/dt)与底物过氧化氢以及氢供体愈创木酚的浓度有关。方程如下:
生成的速度
e—酶浓度;α0—氢供体起始浓度;x0为过氧化氢的起始浓度。
如果测定的条件选择成k4α0>>k1x0,可以测得k1:
生成的速度
所以:
k1k1—测定过程中底物减少的速度。
本实验是采用测定k4的方法来判断酶的纯度。
上述测定rz值和k4值的方法虽然比较简单,但都不能测得酶的实际活力单位。测定过氧化物酶的传统方法是连苯三酚试验法,以过氧化氢为底物,在酶作用下,连苯三酚可形成红棓酚(purpurogallin),在430nm处测定产物的形成。用红棓酚值(pz)表示酶的活力。pz表示在标准测定条件下1毫克酶所形成的红棓酚微克数。
仪器和试剂
仪器:离心机、干燥器、分光光度计。
试剂
⒈. 硫酸铵:工业纯和化学纯;
⒉. 丙酮。
⒊. 10mm ph7.0磷酸盐缓冲液:称取243.5毫克磷酸二氢钠(nah2po4·2h2o)和857毫克磷酸氢二钠(na2hpo4·12h2o),溶于400毫升水中。
⒋. 20mm愈创木酚溶液:取0.22毫升愈创木酚加水至100毫升。
⒌. 40mm过氧化氢溶液:取0.4毫升30%过氧化氢加水至100毫升(如测k1则用10mm过氧化氢溶液)。临用前配制。
⒍. 5%乙酸钡溶液
7. 奈氏试剂
⒏. 0.1 mol/l硝酸银溶液
操作步骤
(一)hrp的制备
⒈水提取:
称取 10斤用水冲刷干净的鲜辣根(辣根皮中亦含有丰富的hrp),用菜刀切成小碎块,在搅肉机中搅碎1~2次。碎渣浆用1倍体积的水在低温下搅拌提取过夜(亦可采用高速抽提法)。次日用甩干机(或离心机)甩干,收集滤液,碎渣再用1/4倍体积水浸泡提取一次,合并两次滤液,量总体积和度,0。
⒉硫酸铵分级分离:
在不断搅拌下,每升滤液中慢慢加入226克硫酸铵粉末(相当于0.40饱和度),大约在1~2小时内加完,置冷室中放置过夜。次日将上清液小心地用虹吸管移出,下面浑浊液以3000转/分离心15分钟,弃沉淀,合并上清液。再按每升上清液加258克硫酸铵粉末(0.8饱和度)随加随搅拌,当硫酸铵全部溶解后,置冷室过夜。次日,虹吸出上清液,沉淀部分在冰冻离心机中以13000转/分离心20分钟,弃去上清液,收集沉淀。将沉淀悬浮于100~150毫升蒸馏水中(加水量要使沉淀全部溶解为止),分装于透析袋内,放在流动自来水中进行透析1~2天,直到硫酸铵透析完毕为止(可用5%乙酸钡溶液或奈氏试剂进行检查)。然后改换成用蒸馏水透析,中间更换2~3次,用0.1 mol/l硝酸银溶液检查透析外液无氯离子为止。
将透析液合并,在冰冻离心机中以 4000转/分离心 15分钟;去沉淀,量上清液的体积。
⒊丙酮分级分离:
将上清液倒入烧杯并置冰盐浴中,在不断搅拌下,用细滴管沿杯壁加入1倍体积预冷至-15℃的丙酮,放置片刻,在冰冻离心机中以4,000/分离心15分钟,弃去沉淀。上清液再加入0.8体积(按原上清液体积)-15℃丙酮,(操作同上),静置后,在冰冻离心机中离心收集沉淀。将沉淀溶于少量蒸馏水中,透析除丙酮。可得rz值近于1的酶溶液。
⒋精制:
将上步酶液适当稀释,滴加1m硫酸锌溶液,使酶液中锌离子浓度为10-3m,5000转/分离心10分钟,得上清液。再将沉淀用少量蒸馏水洗涤,离心,洗液与清液合并,分装于透析袋内,对水透析除盐,用微孔滤膜过滤,进行真空冷冻干燥(约得20毫克),产品呈米黄色纤维状松软物,hrp产品的rz值可达3.0左右,置真空干燥器中低温保存。
(二)hrp的活力测定
⒈活力测定:测定k4值的方法操作如下:
取2个比色池(带盖,光程1厘米),加入反应物
酶液
*酶液:将1毫克蛋白/毫升的酶液用磷酸盐缓冲液稀释10倍后应用。
加好反应物,摇匀,在470nm 读出od值,为t=0 的读数。立即加0.01毫升40mm过氧化氢溶液于2个比色池中,即刻摇匀并记时,每隔30秒钟读数一次,约5分钟。并记下实验时的室温。
将所测样品的od值减去相应时间对照的od值,然后以od值为纵坐标,时间为横坐标作图。得一直线,计算出平均每分钟光密度的增加值,即求出△x/△t,按公式⑻求出k4值。实际的实验值k4 = 2.2×10,k4 = 3.1×10,而k4 应当为3.3×10。该方法用于测定粗的无细胞提取液误差较大。
因为某些物质可干扰四邻甲氧基连酚的形成。或不求k4值,而把在上述条件下,每分钟od470增加0.001所需酶量定为1个hrp活力单位。
⒉蛋白质含量的测定:
将酶液适当稀释后,用 folin一酚试剂法比色测定蛋白质含量。
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