《酶法分析》PPT课件.ppt

生化分析 （Biochemical Analysis） 生命科学与生物工程 罗云敬 生化分析 酶分析法 蛋白质分析 免疫分析 核酸分析 氨基酸分析 糖的分析 生物大分子分离纯化 技术 课程主要内容： 第一章 酶催化反应，酶法分析的检测技术。 第二章 蛋白质的分类及结构，蛋白质分析方法。 第三章 免疫分析方法的建立、优化及其应用。 第四章 核酸的定量及结构分析, DNA序列测定, 核 酸分子杂交分析。 第五章 氨基酸的定量和选择性分析。 第六章 糖的化学和酶法分析, 糖混合物的分离鉴 定。 第七章 分光光度和荧光光谱的原理，谱图分析， 实验设计技巧。 第八章 液相色谱原理及色谱仪的基本装置，关键 技术。 第九章 主要电泳与离心方法, 操作要领。 第八章 酶法分析 酶及酶催化反应 酶法分析的检测技术 酶固定化技术与酶传感器 酶活性测定的应用 什么是酶？ 酶是生活细胞产生的，具有催化作用的蛋白 质。 酶是生物体内具有催化活性的，有特殊空间 构像的生物大分子，包括蛋白质和核酸。 酶是生活细胞产生的以蛋白质为主要成分的 生物催化剂。 酶的特性 来源于生物体 催化效率高（是化学催化剂的107_1013倍） 高度的特异性（底物专一性） 易失活（高温、强酸、强碱、重金属盐及紫 外线） 1、高效性 v 酶的催化作用可使反应速度提高10 101倍。 例如：过氧化氢分解 2H2O2 2H2O + O2 v 用Fe3+催化，效率为610-4 mol/molS，而用过氧化氢酶 催化，效率为6106 mol/molS。 v 转换数（turnover number）的概念：每秒钟每个酶分子 能催化底物发生变化的微摩尔数，用kcat表示（ mol/S ）。 v -淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件下可催化2 吨淀粉水解。 2、 酶的专一性 v酶的专一性：又称为特异性，是指酶在催化 生化反应时对底物的选择性，即一种酶只能 作用于某一类或某一种特定的物质。亦即酶 只能催化某一类或某一种化学反应。 例如：蛋白酶催化蛋白质的水解；淀粉酶催 化淀粉的水解；核酸酶催化核酸的水解。 3、反应条件温和 v酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行，反 应温度范围为20-40C 。 v高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起 酶的失活。 4、酶易失活 v凡能使蛋白质变性的因素如强酸、强碱高温 等条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以 酶作用一般都要求比较温和的条件如常温、 常压和接近中性的酸碱度。 5、酶活力可调节控制 如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、 酶原激活及激素控制等。 、某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离 子有关。 1.1 酶及酶催化反应 1.1.1 酶的单位 酶活力（Enzyme Activity）：在一定条件下，单位时间内 底物的减少量或产物的增加量。 酶的国际单位（International Unit，IU）：在特定条件下 1min将1umol的底物转化为产物所需酶的量。 卡特尔（Katal）：1Katal为1s内将1mol底物转化为产物所需 酶的量。（1katal=6107UI） 酶的比活力（Specific Activity）：每毫克每蛋白所具有的 催化活性，即IU/mg 1.1.2 酶催化反应的类型及酶的编号 1. 氧化还原酶类 Oxidoreductases 2. 转移酶类 Transgerases 3. 水解酶类 Hydrolases 4. 裂合酶类 Lyases 5. 异构酶类 Isomerases 6. 连接酶类 Ligases 酶的编号 EC W. X. Y.Z 酶学委员会 催化反应的 类型 亚类 亚亚类 系统编号 例：醇脱氢酶（EC 1.1.1.1) EC：Enzyme Commission（酶学委员会） 1：氧化还原酶类 1：以 CHOH基为供体的酶类 1：代表NAD或NADP为受体 1：同一类酶的顺序编号，与发现的先后一 致 1.1.3酶催化反应的特性 酶反应与非酶反应活 化能的比较： 酶对反应的加速是通 过形 成酶与底物的复 合物以降低反应的活 化能G而实现的 1.1.3酶催化反应的特性 酶活性中心的化学结构，诱导使底物的化学 键变形或极化提高底物基态的能量。 底物与酶的结合部位对底物的固定化作用， 使底物分子进入酶的活性中心，使得很多反 应类似于分子内反应（接近效应）提高 了活性中心的底物有效浓度。 1.1.3酶催化反应的特性 底物正确而有利的定向，底物反应时键只最 小程度的移动或旋转，电荷分布和有利的几 何形状降低反应所需活化能。 多功能基团间的协同催化作用 酶活性中心的特点 概念： 酶结合底物（辅基）以及提供直接参与键形 成和断裂的残基的区域。 特点： （1）活性部位只占酶整体的一小部分，即每 分子中大多数残基并不与底物接触。 （2）酶的活性部位是一个三维实体，由来自 氨基酸序列上的不同部位的残基所组成 酶活性中心的特点 （3）酶的三维活性中心是裂缝或裂隙，常是 一个疏水的环境，底物就存在于这样的环境 中。 （4）底物与酶之间是以一种弱的力结合在一 起。 （5）结合的专一性取决于活性中心部位中原 子的确定排布方式诱导契合学说 1.1.4 酶催化反应的动力学 一级反应：在低底物浓度时, 反应速度与底物浓度成正 比，表现为一级反应特征。 速度k试剂 二级反应： 速度k试剂1试剂2 零级反应：当底物浓度达到一定值，反应速度达到最大 值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加， 表现为零级反应. k：反应速率常数 酶反应速度与底物浓度的关系 米氏方程 v ES ES PE k1 k2 k3 k4 反应初始阶段产物浓度比较小 ，假设不发生逆反应 酶 底 物 中 间 产 物 产 物 酶 当底物浓度较低时， S km, v=Svmax/kmax,反应 速度与底物的浓度成 正比。 当底物浓度很高时， S E 米氏常数km的意义 v不同的酶具有不同km值，它是酶的一个重要 的特征物理常数。 vkm值只是在固定的底物，一定的温度和pH条 件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件 下具有不同的km值。 v当S= km时，v= vmax/2，因此km在数值上等于 当反应速度为最大反应速度值一半时底物的浓度。 v km值表示酶与底物之间的亲和程度：km值大 表示亲和程度小，酶的催化活性低; km值小 表示亲和程度大,酶的催化活性高 k2k3时 kES为ES复合物的解离常数 米氏常数的测定 改变底物浓度，便可以得到如前图所示曲线 ，找出vmax。但是在实验上一般误差较大：双 曲线图型，不易确定。若找不到真正的vmax， 任何对vmax的推测，都会反映在由此确定的km上 Lineweave-Burk方程（双倒数方程） 斜率=Km/Vmax -1/Km 1/Vmax 其他方程 两边求对数： 以v对pS作图， v=vmax/2时， pS=pkm。 还可变换为： 以S/v对S作图，得一 直线，横轴截距为-km ， 酶催化反应机理 锁匙学说 可以很好的解释酶的特异性，但是将酶看成了刚 性分子 诱导契合模型 诱导楔合学说的四个要点 n酶有其原来的形状，不一定一开始就是底物的模 板 n底物能诱导酶蛋白的形状发生一定变化（专一性 结合） n当酶的形状发生变化后，就使得其中的催化基团 形成正确的排列。 n在酶反应过程中，酶活性中心构象的变化是可逆 的。即酶与底物结合时，产生一种诱导构象，反 应结束时，产物从酶表面脱落，酶又恢复其原来 的构象。 酸碱催化 在酶促反应中，酶分子的某些功能基团可作 为酸或碱通过瞬间向底物提供质子或从底物 分子抽取质子，相互作用而形成过渡复合物 ，使活化能降低，加速反应进行，称作酸碱 催化（acid-base ratalysis） 酸碱催化 酸-碱催化可分为狭义的酸-碱催化和广义的 酸-碱催化。酶参与的酸-碱催化反应一般都 是广义的酸碱催化方式。 广义酸碱催化是指通过质子酸提供部分质 子,或是通过质子碱接受部分质子的作用， 达到降低反应活化能的过程。 共价催化 催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价 过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反 应速度的过程，称为共价催化。 酶中参与共价催化的基团主要包括以下亲核 基团： His 的咪唑基，Cys 的硫基，Asp 的羧基，Ser 的羟基等；亲电子基团：H+ 、Mg2+、 Mn2+ 、Fe3+ 某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等 也可以参与共价催化作用。 1.1.5 影响酶催化反应的因素 温度 pH值 底物及酶的浓度 酶的活化 酶活性的抑制 温度 v一方面是温度升高,酶 促反应速度加快。 v另一方面,温度升高, 酶的高级结构将发生 变化或变性，导致酶 活性降低甚至丧失。 v因此大多数酶都有一 个最适温度。 在最适 温度条件下,反应速度 最大 注意： A 人体温度（37）不等于最适温度 B 国际生物化学联合会最初推荐25 为酶反 应的标准温度，后来由于在热的气候环境下 很难控制这一温度，所以将标准温度提高到 30 酸度（pH值） v在一定的pH 下, 酶具有最 大的催化活性 ,通常称此pH 为最适 pH v主要影响氨基 酸的侧链解离 状态和底物分 子解离状态 底物及酶的浓度 Vmax=K3E E 酶的活化 酶按其组成分为两类： v简单蛋白酶：指酶的活性仅仅决定于它的蛋白质 结构。如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。 v结合蛋白酶：这些酶只有在结合了非蛋白组分（ 辅助因子）后，才表现出酶的活性。主要为一些 金属离子和有机化合物，如生物素、铁卟啉、 ATP等 酶活性的抑制 降低酶催化反应速度的物质称为酶反应的抑 制剂（Inhibitor） 竞争性抑制 可逆抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制 不可逆抑制 不可逆抑制作用（ irreversibleinhibition) 许多毒物和药物就是通过抑制酶的活性来作用的：神经毒 剂对于乙酰胆碱酯酶的抑制 抑制剂与酶蛋白中的必需基团以共价形式结合，引起酶的 永久性失活,不能用透析或超滤等物理方法除去抑制剂而 恢复酶活性。 专一性不可逆抑制作用：这类抑制剂只作用于与酶活性部 位有关的氨基酸残基或一类酶。 非专一性不可逆抑制作用：这类抑制剂作用于酶分子上不 同的基团或作用于几类不同的酶。如：酰化剂酸酐和磺酰 氯等可使酶蛋白的-OH、-SH、-NH2等发生酰化。 可逆抑制作用 (reversibleinhibition) 抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶 活性暂时性丧失。抑制剂可以通过透析等方 法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性 。根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分为 三类： va.竞争性抑制作用 vb.非竞争性抑制作用 vC.反竞争性抑制作用 竞争性抑制作用 v某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能 与底物竟争与酶活性中心结合。当抑制剂与 活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之 外，其结果是酶促反应被抑制了。 竟争性抑制通常 可以通过增大底 物浓度，即提高 底物的竞争能力 来消除。 竟 争 性 抑 制 非竞争性抑制作用 抑制剂与酶活性中心以外的部位结合，因此 既可同游离酶结合，又可同酶底物复合物 结合，这种作用称非竞争性抑制作用。 非竞争性抑制剂与 酶活性中心以外的 基团结合。这类抑 制作用不会因提高 底物浓度而减弱 非 竟 争 性 抑 制 反竞争性抑制作用 酶只有与底物结合后才与抑制剂结合，从而 导致酶活性下降。这类抑制作用最不重要。 1.2 酶法分析的检测技术 在酶法分析中，被分析的对象可以是酶、底物、 底物类似物、酶的活化剂或抑制剂等 凡是可以影响酶催化反应的各种物质都有可能被 分析 酶活性检测只能用动力学相关的方法；而对于底 物可以用动力学方法也可以用平衡法 常用的方法有：初速度法、固定时间分析法、固 定变化分析法、平衡法以及酶偶联分析法等。 1.2.1酶活性的检测 可以测定酶作用底物浓度的减少或产物的积 累。（应该选用哪一个比较方便？） 通常选用测定产物的增加量，因为产物浓度 有无到有，由低变高比较容易观察和测定； 而底物浓度通常大大过量，反应过程中浓度 变化较小，不易测准。 常用分析方法： 分光光度法 滴定法 电化学分析法 荧光光度法 比旋光度法等 后面详细说明 初速度法 酶促反应的初速度 最大，且能保持恒 定。但是恒定的时 间一般很有限，初 速度的测定必须在 此范围能进行。 并不是所有的酶反应的初速度都与酶的活性成正 比。为了确定这一点，一般可以取三个酶浓度测 定反应的初速度。若测定的初速度与酶浓度之间 呈线性关系，则说明所选择的条件是合适的。 为了真实地反映酶的活性，一般要采用过量的底 物（浓度为km的10倍以上），使所有酶的活性位 点都被饱和。此时，对于底物来说是零级反应， 对于酶来说为一级反应。 固定时间分析法 间隔一定的时间，分几次取出一定体积的反 应液，使酶终止反应，然后分析产物的生成 量或底物的消耗量，是最经典的方法。 一般用强酸、强碱、三氯乙酸、过氯酸或 SDS使酶失活，也可以用加热的方法终止反 应。 注意：所选的时间段内，酶的活性不能有大 的变化 固定变化分析法 与固定时间法原理相同，但是把酶的活性与 要产生一定的反应量所需的时间关联起来， 即：酶的活性与产生一定的变化量所需的时 间成反比。 对于反应中产生pH变化的体系很有用，可以 通过电位法方便的进行测定。 偶联法测定酶的活性 将两个酶偶联起来以获得可被检测的信号 举例： 葡萄糖葡萄糖+ATP +ATP 葡萄糖葡萄糖-6- -6-磷酸磷酸+ADP+ADP 这个反应中没有明显的光谱性质的变化，无法对于酶活进行 测定。但是，葡萄糖-6-磷酸+ADP是葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 （G6PD）的底物，并在NADP+（辅酶）存在下发生第二个 酶反应。 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸+ NADP+ NADP + + 6- 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸+NADPH+ H+NADPH+ H + + NADP+的最大紫外吸收在280nm，而NADPH的紫外吸收在340nm ，可以测定。 己糖激酶 G6PD 要求： 两个酶催化反映的条件具有相容性； 指示反应在整个反应中是非限速步骤，可以 通过加大指示酶的用量来达到。 限速步骤：一条代谢途径中，反应最慢的那一 步 1.2.2底物的测定 平衡法：将所有的底物都转变为产物，然后 测定产物生成的量，又称“终点法”。 酶循环法： 有些酶反应待测的底物的浓度非常低，采用 一般的方法很难检测到产物的量。但是可以采 用酶循环法使偶联反应中的一种产物积累放大 ，当反应进行到一定时间时，设法终止反应， 并测定积累的产物，其量的大小直接与主反应 中底物的量成正比。 还原型辅酶（NADPH）的定量分析 NADPH+NADPH+氧代戊二酸氧代戊二酸+NH+NH 3 3 NADP NADP + + +L-+L-谷氨酸谷氨酸 NADPNADP + + + +葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 NADPH+6-NADPH+6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 酸酸 微量的NADPH在关酸脱氢酶的存在下，与氧代戊二酸的氨 反应生成NADP+和谷氨酸，所生成的NADP+参与第二个反应 ，并使得第一次反应所消耗的底物NADPH得到返回，这样 便完成了第一个循环反应。 经过多次循环反应后产物6-磷酸葡萄糖酸便积累放大，最 后测定一定时间内所形成的该产物的量，据此可以间接获 得NADPH量的信息。 底物的动力学测定法 底物在一定浓度范围是可以用动力学方法来 测定的，但是当浓度较低时，很难测定反映 的初速度。 采用偶联反应可以使得反应速度保持，从而 可以获得精确的反应初速度的数据。 原理是通过循环过程使底物的浓度保持恒定 ，因而指示反应的速度也保持恒定，该速度 与第一个反应中底物的浓度成正比。 微量辅酶（NAD+）的分析 NADNAD + + + +CHCH 3 3 CHCH 2 2 OH CHOH CH 3 3 CHO+NADH CHO+NADH （1 1 ） NADH+NADH+细胞色素细胞色素c c3+ 3+ 细胞色素细胞色素c c2+ 2+ +NAD NAD+ + （2 ） （1）式中生成的NADH又参与（2）中的反应，并 使底物NAD+复原，保证了底物NADNAD + + 的浓度恒定不变 ，从而方便的测定一个反应的初速度，该速度与 底物NADNAD + + 的浓度呈正比。 醇脱氢酶 细胞色素c还原酶 1.2.3抑制剂及活化剂的测定 竞争性抑制 底物和抑制剂竞争结 合酶的活性位点 可逆抑制反应完全被 抑制时，初速度见右 作用结果是km的表观 值增加了1+I/kI倍 kI为抑制常数 非竞争性抑制 抑制剂结合在酶的非 活性中心上，虽然不 与底物竞争位点，但 是会导致酶与底物结 合率的降低。 随着抑制剂的浓度的 增大，反应的初速度 将减小。 1.2.4 酶的检测方法 分光光度法及荧光法 电化学法 其他方法 分光光度法 利用底物与反应产物在紫外和可见光部分光 吸收的不同，连续或测定反应一定时间内吸 光度的变化。 连续测定法适合于反应速度较快的体系；而 固定时间法适用于一些反应速度较慢的体系 。 许多氧化还原酶都可以根据反应过程中混合 物吸光度的变化测定其活性。 荧光法 酶反应的产物或底物之一有荧光或二者的荧 光光谱不发生重叠就可以根据荧光的变化来 测定酶的活性。 由于酶分子中常有酪氨酸和色氨酸，它们具 有紫外吸收及荧光，在底物的选择时要避开 它们的干扰。 电化学法 电位计技术（如pH电极） 对H浓度发生变化的酶促反应，在实际测定时要加入酸 或碱以维持溶液的pH不变，这样才能使酶的活力不发生 变化。而加入的酸或碱的速度就代表了酶促反应的速度 。 极谱法（有氧电极法） 有些酶促反应中，由于氧气的生成或消耗，引起溶液中 溶解氧浓度的变化，从而引起电极之间电流大小的变化 ，由此可以计算出酶的活力，如葡萄糖氧化酶催化的反 应。 比气压法灵敏，同时具有抗污染物干扰的特性 其他方法 量气法： 用于反应底物或产物之一是气体的情况 通过测量反应过程中气相的体积或压力的变化便可以计 算出气体的释放或吸收的量。再根据气体的变化和时间 的关系就可以确定酶的活力。 优点：可以连续取得数据，以便了解整个酶促反应过程 。 缺点：灵敏度和准确度都较低 其他方法 量热法： 用非常灵敏的量热计可以测定酶的反应速度。 该法灵敏，无干扰 有些反应的产物还可以与缓冲溶液发生二次反 应继续放热，从而增加测定酶活力的灵敏度。 1.3 酶固定化技术与酶传感器 固定化酶： 保留或分布在一定的微环境下并具有催化活性的 生物催化剂。 酶的固定化： 通过某种方式将酶与载体结合，使酶被集中或限制，从 而使固定化酶易于从底物或产物中分离出来。 优点：增加酶活性和稳定性、重复利用降低酶耗、具有 高转化数、保证产物的高纯度。 缺点：对酶的物理化学性质产生影响，小心选择条件。 固定化酶常用的方式 先将酶固定在固相载体上，然后将其装在一 个小柱子中成为一个固定化酶反应柱。 将酶固定化在电极上，以电化学的方式传导 酶反应产物的信息。 1.3.1 酶固定化方法 酶催化反应系统的实用稳定性不仅与酶本身有关 ，而且与固相载体的稳定性相关 通过共价结合的方式将酶固定在具有反应活性的 不溶性载体上或电极上 一般来说，反应是通过酶分子上的亲核基团与活 化载体上的功能基共价偶联实现的。反应时应选 择酶分子上不参与催化反应的功能基团。 酶分子中的氨基、羧基、及巯基参与共价偶联 1.3.1 酶固定化方法 吸附、共价结合、静电结合、分子间交联、 凝胶包埋和络合或金属结合 载体的分类： 无机载体：高岭土、玻璃珠、氧化铝等 有机载体：纤维素、琼脂糖、聚丙烯酰胺等 常用的固定相有：硅胶和可控硅玻璃型聚合 物 固定化方法与载体的选择 1.必须注意维持酶的催化活性和专一性 2.酶与载体结合牢固 3.载体的机械强度 4.固定化酶要有最小的空间位阻 5.载体稳定，不可与底物、产物发生反应 6.固定化酶要廉价 现在基本已经实现商品化，厂商对于活化及 固定化的条件已经优化好。 具有反应活性的固相载体通常含有以下几种活性基团：氨 基烷基、芳基氨基、羧基、巯基丙基及卤代烷等 常用的固定化技术： 氨丙基官能团与硅类载体上的固定化； 戊二醛偶联，用戊二醛活化氨基修饰的固相表面 酶在戊二醛修饰的载体上固定化 碳二亚胺偶联 由烷基氨基修饰的载体经与对硝基苯甲酰氯反应再还原制 备芳氨基载体 芳氨基修饰载体经过重氮化反应与蛋白偶联 含氨丙基功能基的可控硅是目前公认的最成 功的经活化再结合酶的载体 固相功能基的活化采用最多的是戊二醛，可 以引入一个羰基，羰基然后与酶分子上的亲 核基反应 近来倾向于使用高聚物固相载体，这类载体 在碱性条件下稳定，且可以避免流动注射或 液相色谱系统中谱带加宽的现象 1.3.2酶电极 酶电极属于生物传感器，是一种检测器，它由固 定化酶和具有传感功能的电极紧密偶连在一起。 生物传感器：将一个生化的和一个屋里的转能器 紧密的结合在一起，所产生的电信号与分析试剂 浓度之间有一个计量的关系 适用于测定各种气体（如氧气、氢气及二氧化碳 等）、含氮化合物（如NO2，NH3）、离子活性（如 碱金属及重金属）及氧化还原型有机化合物，分 析灵敏度在亚微摩尔数量级 酶电极测定法的发展历史 20世纪60年代初，Clark引入酶电极这一新 概念。 1967年，Updikehe和Hicks将酶包埋在凝胶 中，使酶的使用稳定性有了进一步提高，并 简化了酶传感器制备的步骤 1975年，Yellow Springs公司商品化了葡萄 糖测定仪 酶电极与固定化酶的比较 电极上酶的固定化 物理法：将酶直接吸附在电极的表面或阻截在 非水溶性的高聚物凝胶中 化学法：将酶通过偶联反应链接在转能器表面 的活性剂团上，或者使用双功能基试剂对生物 分子进行分子间交联 2. 化学信号向电极的转移 3. 检测对象及分析特性 电化学酶传感器可以用于大约140多种化学 物质的检测，常见的有低分子量物质、大分 子化合物、病毒及微生物 电位电极和安培电极的检出限分别为210- 4和110-6mol/l，采用放大反映可以是检测 限低至nmol/lpmol/l。 响应时间快，一个小时内可以进行几百个样 品的测定 酶电极中的偶联酶反应 并不是所有酶催化反应所形成的产物都可以在点 击上进行测定，有的需要采用偶联买反应以扩大 可被检测化合物的范围 利用偶联酶反应中的竞争原理可以实现用通常的 酶电极无法检测的化合物（分析来自被分析对象 和底物对同一种产生信号酶的竞争反应） 将两种酶偶联组成一个循环系统可以使被分析信 号放大，即大大提高分析灵敏度 通过另一个酶链反应可以提高酶电极的选择性， 据此可以消除由样品中杂质所引进的酶或电极带 来的干扰 酶电极的应用 医学诊断：测定血清 、血浆、全血中的葡 萄糖 过程控制：糖类、抗 坏血酸、氨基酸及青 霉素等的测定 食品分析：气体电极 环境检测：毒性化合 物、重金属离子、水 、空气中有关成分的 分析和监测 酶电极存在的问题 传感器必须经过消毒，这在目前来说是根本 不可能的 标准曲线应该用分立的或原位的测定方法 被分析物的浓度经常超出传感器的线性范围 要考虑各种存在的干扰物质 热或机械张力会使传感器失活 1.3.3 流动系统中的固定化酶 在一个中等大小（5500ul）的反应柱中，可固 定化的酶的量非常大（1000u），远远大于酶电极 （13u/cm2） 绝大多数情况下，酶催化反应的平衡十分有利于 反应产物生成的方向，100%的底物可以转化为可 检测的信号。 对反应柱而言，由于酶量是大大过量的，因而离 子强度、pH、流速和温度的微笑变化或存在低浓 度的抑制剂或激活剂都不会对酶反应柱的效率产 生大的影响。 1.3.4 固定化酶在分析流动系统中的 应用 活化剂和抑制剂的测定 （1）活化剂的测定 活化剂的概念：是使酶成为活性催化剂所需要的一种化学 物质（如将非活性的酶朊转化为活性的全酶），或是一种 能提高活性酶催化效率的物质。 当活化剂浓度较小时，活化剂浓度与反应速度之间为正比 关系；当其浓度比较高时，由于酶的活性已经得到了最大 限度的活化，所以不再与活化剂浓度相关 活化剂同非常并不具有特异性，因此，不同的物质可能活 化同一种酶。 活化剂的测定 Mg2+和Mn2+活化异柠檬酸脱氢酶，根据这种 活化作用，低至5ng/ml的Mg2+可以被检测到 。 全酶中的金属例子可以通过加入螯合剂除去 ，由此产生的酶朊可用于该金属离子的测定 。例如，碱性磷酸酯酶的Zn2+可以通过加入 EDTA除去，所产生的酶朊可用于Zn2+的测定 。 （2）抑制剂的分析 抑制剂的概念：是一类能引起酶活性下降（ 但是并不引起蛋白变形），从而降低酶反应 速度的化学物质。 抑制剂可以与催化剂反应形成催化剂-抑制 剂复合物，也可以与参与酶反应的一种试剂 反应。 分为可逆型抑制与不可逆性抑制 2 有机化合物的分析 利用抑制酶反应可以测定一些具有抑制作用 的有机化合物。 有机磷杀虫剂用于农业中控制有害昆虫对农 作物的危害，其药效就是基于它们对于乙酰 胆碱的抑制作用，杀虫剂胆碱酯酶的活性的 影响可以用任何一种用于胆碱酯酶活性分析 方法来测定。 3 无机化合物的分析 一般来说，在对其他共存的金属离子不进行 预分离或岩壁的情况下，很难对另一种例子 进行选择性测定。 掩蔽剂的选择依赖于多种因素，如共存金属 离子，pH，底物及酶等。 CN可以对Ni2+、Co2+、Fe2+进行掩蔽 1.4酶活性测定的应用 1.4.1 细胞内酶活性的测定 活性测定之前应注意的两个因素： 在测定的早期对蛋白质水解酶的活性进行抑制 ，否则会分解或破坏所要分析的酶活性 避免小分子的干扰，它们会错误的被当成是酶 的底物或产物，还有可能是酶抑制剂。 单一类型细胞的制备 蔗糖密度梯度离心法：根据细胞密度不同 场流动分离法：根据细胞大小及形状不用 针对细胞表面标识物抗体：抗原-抗体，磁铁与 抗体偶联 破坏法：对不感兴趣的细胞用选择性溶解方法 去除 完整细胞表面酶活性的测定 当反应液是由一种细胞组成时，对细胞表面 酶活性的测定要求测定过程中细胞完好无损 。因为细胞内成分的存在会使测定结果失真 。 例如，在测定细胞表面ATP酶时，通常是检 测反应产物ADP，但若细胞部分溶解，则 由于细胞内ADP的干扰，所测定的ATP酶 活性就会出错。 亚细胞样品酶活性的测定 超声波法： French Press：适用于具有刚性细胞壁的细 菌的溶解 匀浆法：用来破碎细胞膜比较容易破裂的细 胞的外层细胞膜，但大多数细胞器不受损伤 1.4.2 工业过程及产品中酶的测定 1.酶在去污剂、纺织、皮革及酒精工业方面 的应用 将大分子降解为组成它们的基本单元，以加速 这些大分子化合物的去除 只有水解酶在此领域有应用 （1）-及