采用微量热法研究重金属离子对脲酶催化水解反应的影响
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（ ／ Ｌ ； １ｍｇ ｍ ） 柠檬 酸缓 冲液 （ ６ Ｎ ３ ５ ， ０ １ｍ ｌＬ， Ｈ＝６ ６ ； Ｃ Ｈ Ｏ 一 ａＣ Ｈ Ｏ ， ． ｏ ／ ｐ ． ） 所用 试剂 均为 分析纯 ，国药 试 剂公 司．
Ｍｉｒ Ｄ Ｃ ｍ微 量热计 （ 国 Ｓｔ ａ 公 司 ） ｃｏ Ｓ 法 ｅａ ｍ ｒ ；电子 天平 （ 梅特 勒 一 利 多仪器 上海 有 限公 司 ） 微 量 托 ；
式 中，△
为 测试样 品 的反 应焓 ， 。 △ 为空 白样 的反应 焓 ， 为 样 品反应 真 实焓 值 ，Ｑ为 反应 热 △
流 值 ， 为积分起 始 时间 ， 为积分 终止 时 间． ｔ
（ Ａ）
Ｃｏ ｍｍｉｇｉｇ ｎｌ ｎ
ｆ Ｂ１
Ｕｐ ｅ ｖ ｓｅ ｐ ｒ ｅ ｓｌ
离子联合抑制作用对脲酶催化水解过程的影响进行了探讨 ， 为采用微量热技术检测重金属离子提供 了 重要 的理 论依 据 ．
１ 实 验 部 分
１ １ 试 剂 与仪 器 ．
刀豆 脲 酶 （０Ｕ ｍ ，Ｓｇ ５ ／ ｇ ｉ ｍａ公 司 ） ；尿 素 溶 液 （ ． ｌＬ ；重 金 属 铜 、铅 、镉 和 砷 标 准 溶 液 ０ ３ｍｏ ） ／
要集 中在 光学 和 电化学 方面 ， 这 ２类方 法也 存在 电活性 物 质 、离 子 、 品颜 色 和浊 度 产生 的 干 但 样 扰作 用．而利 用 生化反 应 中普遍 存 在热效 应 的微量 热法 能克 服 这些 缺 点 ．通 过 高灵 敏度 的微量 热 仪直 接测 量酶 催化 反应 过程 中微 量 的热量 变化 ，具有灵 敏 度 高 、 作简 单 等 优点 ，被认 为 是 检 验研 究 的有 操 力工 具 ， ．在农 残 检测 口 、重 金属 对微 生物 污染 ” 及 酶反 应 动力学 等方 面有较 多研 究． 本文 对微 量热 法进 行检 测 的温度 条件 进行 优化 ， 对不 同种 类和 浓度 的重 金属 离 子及 ２种 重 金 属 并
联合抑制作用对脲酶催化反应 的影 响．结果表 明，在 ２ ５℃下 ，重金属离 子对脲 酶水解反 应热有 影响 ，在广
泛浓度范围 （． ，１ ０ １０和 １ ｇ Ｌ 内 ， ０ １ ，１ ， ０ ０ ｍ ／ ） 这种影响不仅表 现在抑制作 用方面 ，而且会促进 其水解反 应 的进行 ， 如铜离 子在 １０和 １０ ｇ Ｌ时抑制率分别为 （ ．９ ０ ２ ） ０ ０ ０ｍ ／ ０ ４ ＿ ．０ ％和 （ １ ．３ ． ４ ％ ．重金属 离子浓 ＋ 一 １９ ±１３ ） 度与抑制率具有显著或极显著 的相关性 ， 抑制效果的顺序为砷离子＞ 铅离 子＞ 镉离子＞ 铜离子 ．当重金 属离子
Ｂｏｔ ｍ ｔ ｏ
Ｆｉ １ Ｓ ｈｅ ａ ｉ ｆｍ ｉ ｉ ｅ ｓ ｌ ｇ． ｃ ｍ ｔｃ ｏ ｘ ｎｇ ｖ ｓ ｅ
（ Ａ）Ｐｅｅｔ ｇｓ ｔ；（ ）ｍｘｄｒａｔ ｎｓ ｔ． ｒｈａｉ ｔｅ Ｂ ｉｅ ｃｉ ｔ ｅ ｎ ａ ｅ ｏ ａ
１２ ２ 重金属 离子对 脲酶催 化反 应焓 影响 的测 定 ．．
性 ．因此 ， 近年 来关 于 重金属 检测 的研 究一 直是 人们 关注 的热 点．
传统重金属离子检测采用原子吸收法 、 溶出伏安法和电感耦合等离子体光谱法等 ～ 这些方法 ， 灵敏度高 、 特异性强 ， 但样品前处理较为复杂 ， 仪器费用较高．随着经济 的发展 ， 待测样 品量迅速增 加 ， 有快 速 、简便 及对 所分 析样 品量 少 等优点 的 酶抑 制法 受 到 了广 泛关 注 Ｊ 具 ．目前 酶 抑 制法 研究 主
联合抑制时 ， 抑制效果 与抑制率较高 的重金属离子 的抑制作用接 近． 其
关键词 微量热法 ；酶抑 制法 ； 重金属离 子 ； 抑制率 ； 联合抑 制作 用
０ ４ ． ６２ ３ 文献标识码 Ａ Ｄ Ｉ １ ．９９ ｊｉ ｎ ０５ －７０ ２ １ ．８ ０ ５ Ｏ ： ０ ３６ ／． ｓ．２ １０ ９ ．０ ２ ０ ．２ ｓ 中 图分 类 号
（） １ （） ２
样 品无 重金 属离子 时 ， 素在脲 酶 的水 解作 用下 会 产生 反应 热 ，当有 重 金属 离 子存 在 时 ， 酶 的 尿 脲 活性 受 到影响 ， 素水解 反应会 发生 变化 ， 应过程 产 生 的热 量会 相应 改 变 ．样 品 中的重 金 属离 子 对 尿 反 脲 酶活性 影响程 度 的高低 ， 以反 映重金 属离 子 的种 类 和数 量 ．根 据水 解 反 应过 程 焓 值 的变 化 ，可 以 可 对样 品 中的重 金属离 子进行 定性 或半定 量分 析 ．
．
２ ２ 不 同种类 重金 属离 子浓 度对脲 酶 催化 反应 的影 响 ．
一
般认 为脲 酶是 一种 金属 依赖 的胞 内酶 ， 活性 受某 些 离子 的影 响 ，进 而影 响 到脲 酶催 化 水解 反 其
收 稿 日期 ： ０ １１ —２ ２ １ ２ １．
基金项 目：国家 自然科学基金（ 批准号 ： ０ ０ ０ ６ ５ ８６ ３ ）、 ５ ９ ６ ５ ， ０ ００ ６ 上海市教委创新项 目（ 批准号 ：１Ｙ １ １ 和上海市科委启明星项 目 １Ｚ １） （ 批准号 ： ８ Ａ ４ ５ ） ０ Ｑ １０ ２ 资助． 联 系人简介 ：胥 义 ， ，博士 ， 男 副教授 ，主要从 事生物系统热科 学技术研究．Ｅｍａ ： Ｈ ｈ ｎ ｙ ＠ ２ ３ ｎ ｔ － ｉ Ｘ ｏ ｇ ｉ ６ ． ｅ ｌ
Ｖ０ ． ３ １３
２１ ０ ２年 ８月
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥ ＣＡＬ Ｊ ＭＩ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ Ｓ ＵＮＩ ＮＥ Ｅ ＶＥＲＳ Ｔ ＥＳ ＩＩ
Ｎｏ ８ ．
１７ ７ １～１ ７ ７ ６
采 用 微 量 热 法 研 究 重 金 属 离 子 对 脲 酶 催 化 水 解 反 应 的 影 响
快 １ ¨ ０倍 ２ ．脲酶催 化尿 素水解 反应 如下 ：
（ ， Ｃ Ｈ， Ｈ Ｎ） Ｏ ＋Ｈ 々 ） ， ＋ ０ Ｉ Ｎ ２Ｏ Ｈ Ｃ ０一＋Ｈ
脲 酶 可 以催 化 尿素 水 解 ， 应 速度 比无脲 酶 催化 反
Ｎ ：０一＋ Ｎ ４ ＋Ｑ Ｈ Ｃ ０一＋ Ｈ Ｑ ，０ Ｏ ＋ 】 １ Ｎ Ｈ３＋Ｃ ２＋Ｑ Ｏ ２
Ｆｇ ３ Ｒ ａｔ ｎｅ ｔａｐ （ Ｈ ）ｗ ｔ ｉｅｅｔ ｉ． ｅｃｉ ｎｈｌｙ Ａ ｏ ｉ ｄｆ ｒｎ ｈ
ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｆｈ ａ ｅ ｍｅａ ｏ ｓ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔｏ ｓ ｏ ｅ ｖ ｔｌ ｉｎ
０ ．Ｂｌ ｎ ａ ｋ；ｂ ．Ｃｕ ；ｃ ｂ ；ｄ ．Ｐ 。 ．Ｃｄ ；ｅ Ａｓ
得 到热 流 曲线 ， 反应 峰 区域 进行 积分 ，即得脲酶 催化 过程 的反应 焓 △ Ｊ ： 对 Ｈ（）
ｒ２ ｔ ｒ２ ｔ
Ａ ｓ ｋ ｄ， Ｈｌ ＝Ｉ ｄ， △ △ ｓｐ 一 巩ｌ Ｈ ＝ｌ ｔ ｐ Ｑ Ａ ｂｋ ｔ Ⅳ＝ 日 ｌ △ Ｑ ｅ ｋ
Ｊ ￡ １ ｔ ｌ
—
高 等 学 校 化 学 学 报
Ｖ １３ ｏ＿３
进样 器 （０ Ｌ 上 海伟谱 仪 器设备有 限公 司 ） 移 液枪 （００ ， １０Ｉ ， ｘ ； １０ 上海 富兰迪 生 物工程 有 限公 司 ） ．
１２ 实验 方 法 ．
１２ １ 脲 酶催 化反 应焓 的测量 ．．
采 用微 量 热计 的混合 池 进 行反 应 热信 号 的采集 ，该反 应 池 可 以进 行
王丽萍 ，胥 义 ，郑艺华 ，李代禧 徐 斐 ，
（ ．上海理工 大学 生物系统热科学研究所 ， １ 上海 ２ ０９ ； ０ ０ ３ ２ ．青 岛大学 机电工程 学院 ， 生物 系统热科学研究所 ， 青岛 ２ ６ ７ ） ６０ １
摘要
利用微量热计 Ｍｉ ｏＤ Ｃ ｃ Ｓ Ⅲ对重金属离 子影 响脲 酶催 化水解反应的过程进行研究 ， ｒ 并探讨重金属 离子
行回归分析拟合得到 ． 分析蛋 白质数据库（ Ｃ ＢＰ Ｂ 中的 Ｐ ＢＩ Ｌ ４ ， Ｒ Ｓ Ｄ ） Ｄ ３ Ａ 采用 Ａ ｃｌ ｓ Ｄ ｃｅｙ 公司的 Ｄ ｉ ｅ ｒ ６０ ｒ ＳＶｅ ｒ ｏ ． 绘 ｗＰ
制刀 豆脲 酶活性 部分 的三维 结构 图．
２ 结 果 与讨 论
测 一般 都在 ２ ５℃下 进行 ．图 ２为脲 酶升 温扫 描 的热流 曲线 （ 曲线 ｎ为热流 曲线 ， ｂ为微 分 曲线 ） ．可 以 看 出 ， 温度 在 ４ 当 ０℃ 左 右 ， 酶 发 生 了 明显 的放 热 反 应 ，这可 能 是 由于温 度 升高 ，导致 脲 酶 的二 级 脲 （Ｌ Ｏ螺旋 、 折 叠 、 ． 角 、无规 卷 曲 ） 以上 结构 发生破 坏 ， 成更 稳定 的三 维结构 ，产生 了微量 的热 一 ． 转 及 形 量 变化 ．在 ２ ５℃ 下 ， ００ 内 ， 酶 的热流 曲线 未发 生热 流变 化 ， 明在 此反 应期 间 ， 酶 没有发 生 １００Ｓ 脲 说 脲 变性 ， 而此 反应 时 间满足 本实 验所 需 时间．因此 本 实验选 择 的反应 温度 为 ２ ５℃．
随着工农业生产和科学技术的飞速发展 ， 农药 、 化肥的大量使用 以及工矿业 “ 三废” 的排放 ， 重金 属污染的影响逐渐显现ｕ ．虽然重金属不能被生物降解 ， Ｊ 但却能通过食物链 的生物放大作用在生物体 内进 行 富集 ， 起机 体 的慢性 损伤 ， 难在 毒性 发作 前 就 引起 足够 重 视 ， 也 加 重 了其 对人 群 的危 害 引 很 这
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｛
苫
＇ ｝ 言
重
詈
耄
Ｔｅ ｅ ａ ｅ ￣ ｍｐ ｒ ｍｒ ／
ｃＨｅｖ （ ａｙｍｅ ｌｏ ）ｍｇＬ ） ｔ ｉｎ／ ‘ ａ （
Ｆｉ ． Ｈ ｅ ｔｆｏ ｏ ｅ ｓ ｔ ａ ａ ｉ ｇ２ ａ ｗ ｆｕｒ ａ ｅ ｗｉｈ ｈｅ ｔｎｇ ｌ ｒ ｔ ａ ｅ ｏｆ０． Ｃ／ｍ ｉ ５ｏ ｎ
２ １ 脲 酶催化 反应温 度 的确定 ． 为 了确保 重金属 离子 能够显 著影 响脲 酶催化水 解 的反应 过 程 ， 要确 定合 适 的反 应 温度 ，以确 保 需
Ｎ ． ｏ８
王丽萍等 ：采用微 量热法研 究重金属 离子对脲酶催化水解反 应的影响
１ ７ ７３
脲酶本身不会随着反应 的进行而发生变性失活． 文献 ［４ ２ ］ ２ ，５ 的结果表明 ， 重金属抑制脲酶活性 的检
液－ 液一 固、 液等混合实验并有混合搅拌功能． 由上下 ２ 它 部分样品池组成 ［ １ Ａ） ， 图 （ ］ 上部池放入 ２ ０ ０ 尿素溶液 ， 下部池放入 ２０ 柠檬酸一 ０ 柠檬酸钠缓冲液和 ２ ０ｔ 脲酶溶液 ， 比池 的上下两池均 ０ Ｌ ｘ 参 装有 等量 的缓 冲液 ．空 白对 照只是下 部池 用相 同体积 的缓 冲液 代 替脲 酶溶 液 ．将 进 样 的混合 池 置 于微 量热计腔 内， 混合前的结构仍如图 １ Ａ 所示 ； （） 待反应池恒温至热流平稳后 ， 快速按下上池连杆 ［ 图 如 １ Ｂ） （ 所示 的混 合状 态 ］ 并将其 旋 转 ２圈使 反应 均 匀．待 热 流 曲 线 回落 到 平 稳状 态 后停 止数 据 采 集 ， ，
１ ３ 数 据处理 ．
重金 属离 子抑制 脲酶 活性 的抑制 率 （） ，为
， （ 一Ｈｉ／ ｏ ＝［ ） Ｈ ］×１０ ０ ％ （） ３
式 中 ， 为脲 酶催化 反应 焓 ， 为 重金 属离子存 在 时脲酶 催化反 应焓 ．当抑制 率 ， 达到 ５ ％ 时所对 应 ０ 的重金 属浓 度为半 抑制 浓度 Ｉ ， 据用 ＳＳ ｃ。 数 Ｐ Ｓ软件 进行方 程拟合 ， 过抑制 率 （） 重金属 浓度 （） 通 ，对 ｃ进
Ｍｉｒ Ｄ Ｃ ｍ微 量热计 （ 国 Ｓｔ ａ 公 司 ） ｃｏ Ｓ 法 ｅａ ｍ ｒ ；电子 天平 （ 梅特 勒 一 利 多仪器 上海 有 限公 司 ） 微 量 托 ；
式 中，△
为 测试样 品 的反 应焓 ， 。 △ 为空 白样 的反应 焓 ， 为 样 品反应 真 实焓 值 ，Ｑ为 反应 热 △
流 值 ， 为积分起 始 时间 ， 为积分 终止 时 间． ｔ
（ Ａ）
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离子联合抑制作用对脲酶催化水解过程的影响进行了探讨 ， 为采用微量热技术检测重金属离子提供 了 重要 的理 论依 据 ．
１ 实 验 部 分
１ １ 试 剂 与仪 器 ．
刀豆 脲 酶 （０Ｕ ｍ ，Ｓｇ ５ ／ ｇ ｉ ｍａ公 司 ） ；尿 素 溶 液 （ ． ｌＬ ；重 金 属 铜 、铅 、镉 和 砷 标 准 溶 液 ０ ３ｍｏ ） ／
要集 中在 光学 和 电化学 方面 ， 这 ２类方 法也 存在 电活性 物 质 、离 子 、 品颜 色 和浊 度 产生 的 干 但 样 扰作 用．而利 用 生化反 应 中普遍 存 在热效 应 的微量 热法 能克 服 这些 缺 点 ．通 过 高灵 敏度 的微量 热 仪直 接测 量酶 催化 反应 过程 中微 量 的热量 变化 ，具有灵 敏 度 高 、 作简 单 等 优点 ，被认 为 是 检 验研 究 的有 操 力工 具 ， ．在农 残 检测 口 、重 金属 对微 生物 污染 ” 及 酶反 应 动力学 等方 面有较 多研 究． 本文 对微 量热 法进 行检 测 的温度 条件 进行 优化 ， 对不 同种 类和 浓度 的重 金属 离 子及 ２种 重 金 属 并
联合抑制作用对脲酶催化反应 的影 响．结果表 明，在 ２ ５℃下 ，重金属离 子对脲 酶水解反 应热有 影响 ，在广
泛浓度范围 （． ，１ ０ １０和 １ ｇ Ｌ 内 ， ０ １ ，１ ， ０ ０ ｍ ／ ） 这种影响不仅表 现在抑制作 用方面 ，而且会促进 其水解反 应 的进行 ， 如铜离 子在 １０和 １０ ｇ Ｌ时抑制率分别为 （ ．９ ０ ２ ） ０ ０ ０ｍ ／ ０ ４ ＿ ．０ ％和 （ １ ．３ ． ４ ％ ．重金属 离子浓 ＋ 一 １９ ±１３ ） 度与抑制率具有显著或极显著 的相关性 ， 抑制效果的顺序为砷离子＞ 铅离 子＞ 镉离子＞ 铜离子 ．当重金 属离子
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１２ ２ 重金属 离子对 脲酶催 化反 应焓 影响 的测 定 ．．
性 ．因此 ， 近年 来关 于 重金属 检测 的研 究一 直是 人们 关注 的热 点．
传统重金属离子检测采用原子吸收法 、 溶出伏安法和电感耦合等离子体光谱法等 ～ 这些方法 ， 灵敏度高 、 特异性强 ， 但样品前处理较为复杂 ， 仪器费用较高．随着经济 的发展 ， 待测样 品量迅速增 加 ， 有快 速 、简便 及对 所分 析样 品量 少 等优点 的 酶抑 制法 受 到 了广 泛关 注 Ｊ 具 ．目前 酶 抑 制法 研究 主
联合抑制时 ， 抑制效果 与抑制率较高 的重金属离子 的抑制作用接 近． 其
关键词 微量热法 ；酶抑 制法 ； 重金属离 子 ； 抑制率 ； 联合抑 制作 用
０ ４ ． ６２ ３ 文献标识码 Ａ Ｄ Ｉ １ ．９９ ｊｉ ｎ ０５ －７０ ２ １ ．８ ０ ５ Ｏ ： ０ ３６ ／． ｓ．２ １０ ９ ．０ ２ ０ ．２ ｓ 中 图分 类 号
（） １ （） ２
样 品无 重金 属离子 时 ， 素在脲 酶 的水 解作 用下 会 产生 反应 热 ，当有 重 金属 离 子存 在 时 ， 酶 的 尿 脲 活性 受 到影响 ， 素水解 反应会 发生 变化 ， 应过程 产 生 的热 量会 相应 改 变 ．样 品 中的重 金 属离 子 对 尿 反 脲 酶活性 影响程 度 的高低 ， 以反 映重金 属离 子 的种 类 和数 量 ．根 据水 解 反 应过 程 焓 值 的变 化 ，可 以 可 对样 品 中的重 金属离 子进行 定性 或半定 量分 析 ．
．
２ ２ 不 同种类 重金 属离 子浓 度对脲 酶 催化 反应 的影 响 ．
一
般认 为脲 酶是 一种 金属 依赖 的胞 内酶 ， 活性 受某 些 离子 的影 响 ，进 而影 响 到脲 酶催 化 水解 反 其
收 稿 日期 ： ０ １１ —２ ２ １ ２ １．
基金项 目：国家 自然科学基金（ 批准号 ： ０ ０ ０ ６ ５ ８６ ３ ）、 ５ ９ ６ ５ ， ０ ００ ６ 上海市教委创新项 目（ 批准号 ：１Ｙ １ １ 和上海市科委启明星项 目 １Ｚ １） （ 批准号 ： ８ Ａ ４ ５ ） ０ Ｑ １０ ２ 资助． 联 系人简介 ：胥 义 ， ，博士 ， 男 副教授 ，主要从 事生物系统热科 学技术研究．Ｅｍａ ： Ｈ ｈ ｎ ｙ ＠ ２ ３ ｎ ｔ － ｉ Ｘ ｏ ｇ ｉ ６ ． ｅ ｌ
Ｖ０ ． ３ １３
２１ ０ ２年 ８月
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥ ＣＡＬ Ｊ ＭＩ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ Ｓ ＵＮＩ ＮＥ Ｅ ＶＥＲＳ Ｔ ＥＳ ＩＩ
Ｎｏ ８ ．
１７ ７ １～１ ７ ７ ６
采 用 微 量 热 法 研 究 重 金 属 离 子 对 脲 酶 催 化 水 解 反 应 的 影 响
快 １ ¨ ０倍 ２ ．脲酶催 化尿 素水解 反应 如下 ：
（ ， Ｃ Ｈ， Ｈ Ｎ） Ｏ ＋Ｈ 々 ） ， ＋ ０ Ｉ Ｎ ２Ｏ Ｈ Ｃ ０一＋Ｈ
脲 酶 可 以催 化 尿素 水 解 ， 应 速度 比无脲 酶 催化 反
Ｎ ：０一＋ Ｎ ４ ＋Ｑ Ｈ Ｃ ０一＋ Ｈ Ｑ ，０ Ｏ ＋ 】 １ Ｎ Ｈ３＋Ｃ ２＋Ｑ Ｏ ２
Ｆｇ ３ Ｒ ａｔ ｎｅ ｔａｐ （ Ｈ ）ｗ ｔ ｉｅｅｔ ｉ． ｅｃｉ ｎｈｌｙ Ａ ｏ ｉ ｄｆ ｒｎ ｈ
ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｆｈ ａ ｅ ｍｅａ ｏ ｓ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔｏ ｓ ｏ ｅ ｖ ｔｌ ｉｎ
０ ．Ｂｌ ｎ ａ ｋ；ｂ ．Ｃｕ ；ｃ ｂ ；ｄ ．Ｐ 。 ．Ｃｄ ；ｅ Ａｓ
得 到热 流 曲线 ， 反应 峰 区域 进行 积分 ，即得脲酶 催化 过程 的反应 焓 △ Ｊ ： 对 Ｈ（）
ｒ２ ｔ ｒ２ ｔ
Ａ ｓ ｋ ｄ， Ｈｌ ＝Ｉ ｄ， △ △ ｓｐ 一 巩ｌ Ｈ ＝ｌ ｔ ｐ Ｑ Ａ ｂｋ ｔ Ⅳ＝ 日 ｌ △ Ｑ ｅ ｋ
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高 等 学 校 化 学 学 报
Ｖ １３ ｏ＿３
进样 器 （０ Ｌ 上 海伟谱 仪 器设备有 限公 司 ） 移 液枪 （００ ， １０Ｉ ， ｘ ； １０ 上海 富兰迪 生 物工程 有 限公 司 ） ．
１２ 实验 方 法 ．
１２ １ 脲 酶催 化反 应焓 的测量 ．．
采 用微 量 热计 的混合 池 进 行反 应 热信 号 的采集 ，该反 应 池 可 以进 行
王丽萍 ，胥 义 ，郑艺华 ，李代禧 徐 斐 ，
（ ．上海理工 大学 生物系统热科学研究所 ， １ 上海 ２ ０９ ； ０ ０ ３ ２ ．青 岛大学 机电工程 学院 ， 生物 系统热科学研究所 ， 青岛 ２ ６ ７ ） ６０ １
摘要
利用微量热计 Ｍｉ ｏＤ Ｃ ｃ Ｓ Ⅲ对重金属离 子影 响脲 酶催 化水解反应的过程进行研究 ， ｒ 并探讨重金属 离子
行回归分析拟合得到 ． 分析蛋 白质数据库（ Ｃ ＢＰ Ｂ 中的 Ｐ ＢＩ Ｌ ４ ， Ｒ Ｓ Ｄ ） Ｄ ３ Ａ 采用 Ａ ｃｌ ｓ Ｄ ｃｅｙ 公司的 Ｄ ｉ ｅ ｒ ６０ ｒ ＳＶｅ ｒ ｏ ． 绘 ｗＰ
制刀 豆脲 酶活性 部分 的三维 结构 图．
２ 结 果 与讨 论
测 一般 都在 ２ ５℃下 进行 ．图 ２为脲 酶升 温扫 描 的热流 曲线 （ 曲线 ｎ为热流 曲线 ， ｂ为微 分 曲线 ） ．可 以 看 出 ， 温度 在 ４ 当 ０℃ 左 右 ， 酶 发 生 了 明显 的放 热 反 应 ，这可 能 是 由于温 度 升高 ，导致 脲 酶 的二 级 脲 （Ｌ Ｏ螺旋 、 折 叠 、 ． 角 、无规 卷 曲 ） 以上 结构 发生破 坏 ， 成更 稳定 的三 维结构 ，产生 了微量 的热 一 ． 转 及 形 量 变化 ．在 ２ ５℃ 下 ， ００ 内 ， 酶 的热流 曲线 未发 生热 流变 化 ， 明在 此反 应期 间 ， 酶 没有发 生 １００Ｓ 脲 说 脲 变性 ， 而此 反应 时 间满足 本实 验所 需 时间．因此 本 实验选 择 的反应 温度 为 ２ ５℃．
随着工农业生产和科学技术的飞速发展 ， 农药 、 化肥的大量使用 以及工矿业 “ 三废” 的排放 ， 重金 属污染的影响逐渐显现ｕ ．虽然重金属不能被生物降解 ， Ｊ 但却能通过食物链 的生物放大作用在生物体 内进 行 富集 ， 起机 体 的慢性 损伤 ， 难在 毒性 发作 前 就 引起 足够 重 视 ， 也 加 重 了其 对人 群 的危 害 引 很 这
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Ｆｉ ． Ｈ ｅ ｔｆｏ ｏ ｅ ｓ ｔ ａ ａ ｉ ｇ２ ａ ｗ ｆｕｒ ａ ｅ ｗｉｈ ｈｅ ｔｎｇ ｌ ｒ ｔ ａ ｅ ｏｆ０． Ｃ／ｍ ｉ ５ｏ ｎ
２ １ 脲 酶催化 反应温 度 的确定 ． 为 了确保 重金属 离子 能够显 著影 响脲 酶催化水 解 的反应 过 程 ， 要确 定合 适 的反 应 温度 ，以确 保 需
Ｎ ． ｏ８
王丽萍等 ：采用微 量热法研 究重金属 离子对脲酶催化水解反 应的影响
１ ７ ７３
脲酶本身不会随着反应 的进行而发生变性失活． 文献 ［４ ２ ］ ２ ，５ 的结果表明 ， 重金属抑制脲酶活性 的检
液－ 液一 固、 液等混合实验并有混合搅拌功能． 由上下 ２ 它 部分样品池组成 ［ １ Ａ） ， 图 （ ］ 上部池放入 ２ ０ ０ 尿素溶液 ， 下部池放入 ２０ 柠檬酸一 ０ 柠檬酸钠缓冲液和 ２ ０ｔ 脲酶溶液 ， 比池 的上下两池均 ０ Ｌ ｘ 参 装有 等量 的缓 冲液 ．空 白对 照只是下 部池 用相 同体积 的缓 冲液 代 替脲 酶溶 液 ．将 进 样 的混合 池 置 于微 量热计腔 内， 混合前的结构仍如图 １ Ａ 所示 ； （） 待反应池恒温至热流平稳后 ， 快速按下上池连杆 ［ 图 如 １ Ｂ） （ 所示 的混 合状 态 ］ 并将其 旋 转 ２圈使 反应 均 匀．待 热 流 曲 线 回落 到 平 稳状 态 后停 止数 据 采 集 ， ，
１ ３ 数 据处理 ．
重金 属离 子抑制 脲酶 活性 的抑制 率 （） ，为
， （ 一Ｈｉ／ ｏ ＝［ ） Ｈ ］×１０ ０ ％ （） ３
式 中 ， 为脲 酶催化 反应 焓 ， 为 重金 属离子存 在 时脲酶 催化反 应焓 ．当抑制 率 ， 达到 ５ ％ 时所对 应 ０ 的重金 属浓 度为半 抑制 浓度 Ｉ ， 据用 ＳＳ ｃ。 数 Ｐ Ｓ软件 进行方 程拟合 ， 过抑制 率 （） 重金属 浓度 （） 通 ，对 ｃ进