注意事項:
1.底物濃度 除選擇適合的底物外,在實(shí)際應用中更多考慮的是底物濃度。由于[S]與反應速度V成雙曲線(xiàn)關(guān)系,在酶活性測定時(shí),要求[S]達到一定水平以保證酶活性與酶量成正比。[S]范圍一般選擇在10~20Km為宜,此時(shí)反應速度基本達到最大反應速度,測定的誤差在可接受范圍。
2.酶濃度 在反應條件一定時(shí),酶濃度與反應速度成正比。按照中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō),只有[S]>>[E]時(shí),酶才能被底物分子飽和,反應速度才能達到最大值。因此當標本酶活力過(guò)高時(shí),應將標本適當稀釋后再加以測定。
3.溫度 不同的酶最適溫度可以不同,多數酶的最適溫度在37~40℃,高于或低于最適溫度,酶活性都降低。目前,酶活性的測定溫度尚未統一,但常規實(shí)驗室多使用37℃。溫度對酶促反應的影響程度通常用溫度系數(Q10)表示。溫度系數指溫度每升高10℃,化學(xué)反應速度增加的倍數。Q10通常為l~2。由溫度系數得知,溫度的變化對酶活性有著(zhù)重要影響,因此要求酶活性測定要在恒溫條件下進(jìn)行,溫度波動(dòng)要控制在±1℃。
4.離子強度和pH值 在最適pH時(shí),酶的活性最強,高于或低于最適pH,酶的活性都降低,多數酶的最適pH在5~8之間。在測定酶活性時(shí),要求緩沖液具有足夠的緩沖容量,以便使pH值保持穩定。血漿或血清標本含有多種緩沖溶質(zhì),具有較強的緩沖能力。為了防止血漿或血清標本緩沖溶質(zhì)對反應液酸堿度的影響,使pH不致偏離設定值,標本用量不宜過(guò)大,血漿或血清標本體積/反應液體積≤1/10為宜。
5 輔助因子 某些金屬離子和維生素類(lèi)輔酶是結合酶的輔助因子,例如Zn2+是羧基肽酶的輔基,Mo6+是黃嘌呤氧化酶的輔基,NADH是不需氧脫氫酶的輔酶。這些酶離開(kāi)它們的輔基或輔酶就不能表現活性,因此在酶活性測定時(shí),就要保證輔基或輔酶的供給。
6.激活劑 有些酶在有激活劑存在時(shí)才有活性或活性較高,例如Mg2+是肌酸激酶的激活劑,Cl-是淀粉酶的激活劑。因此在酶活性測定時(shí),也要滿(mǎn)足酶對激活劑的需要。
7.抑制劑 酶的抑制可分為不可逆抑制和可逆抑制,后者又可分為競爭性抑制和非競爭性抑制。重金屬離子和砷化物對巰基酶的抑制、有機磷對羥基酶的抑制屬于不可逆抑制;丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制、磺胺類(lèi)藥物對二氫葉酸合成酶的抑制屬于競爭性抑制;哇巴因對Na+,K+-ATP酶的抑制屬于非競爭性抑制。抑制劑使酶活性降低,在測定酶活性時(shí),應避免抑制劑的影響。
綜上所述,測定酶活性時(shí),最適條件的選擇應該遵循最適底物濃度、最適溫度、最適pH值、滿(mǎn)足輔助因子和激活劑、避免抑制劑的原則。
酶的活性測定要求有適宜的特定反應條件,應注意影響酶促反應速度的各種因素應該相對恒定。
1.酶的樣品應做適當的處理。2.反應體系中,底物的量足夠使酶被底物飽和,以充分反映待測酶的活力。
但過(guò)高的底物濃度可能抑制酶的活性,一般底物濃度在10km以上。3.測定代謝物時(shí)應保持酶的足夠濃度。
4.應根據反應時(shí)間選擇反應的最適溫度。5.根據不同的底物和緩沖液選擇反應的最適pH。
6.為獲取最高反應速度,在反應體系中應含有適宜的輔助因子,激活劑等。7.測定酶活性時(shí)應測定酶促反應的初速度。
需要,舉例說(shuō)明:正交實(shí)驗法舉例: 用正交法測定幾種因素對蔗糖酶活力的影響 目的要求 1.初步掌握正交實(shí)驗設計方法的使用 2.求出蔗糖酶的最適溫度和最適pH值 實(shí)驗原理 酶的催化作用是在一定條件下進(jìn)行的,它受多種因素的影響,如:底物濃度、酶濃度、溶液的pH值和離子濃度、溫度、抑制劑和激活劑等都能影響催化反應的速度。
通常是在其他因素恒定的條件下,通過(guò)對某因素在一系列變化條件下的酶活性測定,求得該因素對酶活力的影響,這是單因素的簡(jiǎn)單比較法。 本實(shí)驗用正交法測定溫度、pH值、底物濃度和酶濃度四種因素對蔗糖酶活性的影響,這是多因素(≥3)的實(shí)驗方法。
正交法是通過(guò)正交表安排多因素實(shí)驗,利用統計數學(xué)原理進(jìn)行數據 分析的一種科學(xué)方法,它符合“以盡量少的試驗,獲得足夠的、有效的信 息”的實(shí)驗設計原則。正交試驗法的程序為下列八個(gè)步驟: (1)確定試驗目的。
實(shí)驗目的是多種多樣的,如找出產(chǎn)品質(zhì)量指標的最佳組合、確定最佳工藝條件等。本實(shí)驗的目的是為了提高酶的反應速度,提高酶的活力。
(2)選擇質(zhì)量特性指標。應選擇能提高或改進(jìn)的質(zhì)量特性及因素效應。
對于本實(shí)驗來(lái)說(shuō)就是產(chǎn)物(葡萄糖)生成量的多少。 (3)選定相關(guān)因素。
即選擇和確定可能對實(shí)驗結果或質(zhì)量特性值有影響的那些因素,可人為控制與調節的因素,如溫度、pH等。這些因素之間有相互獨立性。
(4)確定水平。水平,又稱(chēng)位級,是因素的一個(gè)給定值或一種特定的措施,或一種特定的狀態(tài)。
水平也就是因素變化的各種狀態(tài)。在確定水平時(shí),應考慮選擇范圍、水平數和水平位置。
如本實(shí)驗的溫度水平可以選擇20℃、30 ℃、50 ℃三個(gè)水平。 (5)選用正交表。
應從因素數、水平數以及有無(wú)重點(diǎn)因素需要強化考察等各方面綜合考慮選用正交表。一般情況下,首先根據水平數選用2或3系列表,然后,以容納試驗因素數,選用實(shí)驗次數最少的正交表。
如有重點(diǎn)考察的因素,則根據其多考察的水平數,選混合型正交表。 (6)配列因素水平,制定實(shí)驗方案。
按隨機原則,把因素配列于選用的正交表中,制定實(shí)驗的順序、時(shí)間等,即制定實(shí)驗具體方案。 (7)實(shí)施實(shí)驗方案。
按實(shí)驗方案,認真、正確地試驗,如實(shí)記錄各種實(shí)驗數據。 (8)實(shí)驗結果分析。
對實(shí)驗中取得的各種數據進(jìn)行分析。如從數據中直接選出符合或接近質(zhì)量特性期望值的實(shí)驗條件組。
如不能采用直觀(guān)分析方法,則應采用其他分析方法,確定各因素主次地位可用極差分析方法,定量分析各個(gè)因素對實(shí)驗結果的影響程度,則用方差分析方法。 操作方法 1.實(shí)驗設計: 1)確定指標:即實(shí)驗的結果。
本實(shí)驗的指標是酶活力。這里,用A520值表示。
2)制定因素水平表:考察四個(gè)因素(溫度、pH值、底物濃度和酶濃度),每個(gè)因素取三個(gè)水平(如溫度選擇20℃、35 ℃ 和50 ℃ 三個(gè)水平)。水平是因素變化的范圍(通常是根據專(zhuān)業(yè)知識確定。
如無(wú)資料可借鑒,應先加寬范圍再逐步縮小)內要進(jìn)行實(shí)驗的具體條件,如表1。 表1 因素水平表 3)選擇正交表:可容納三因素三水平的正交表有L9(34)、L27(313)、L18(36*6)和L27(38*9)。
本實(shí)驗不考察各因素間的交互作用,也沒(méi)設計混合水平,只有水平數均為3的的四個(gè)因素,故選用L9(34)表,見(jiàn)表2。 分析: A. 判斷各因素的水平范圍是否選偏; B. 判斷各因素顯著(zhù)性大小的順序; C. 判斷實(shí)驗結果的置信度。
實(shí)驗安排 具體操作步驟: 1、將已配制好的三種不同pH的0.2mol/L的緩沖液于試管中。 2、將酶粉用蒸餾水溶解(適當體積10-30ml不等),離心去 除不溶物,10,000rpm/min,10min,4℃。
3、酶活預示實(shí)驗,確定酶的稀釋倍數。(可根據產(chǎn)物稀釋的 倍數來(lái)確定酶的稀釋倍數)A520在0.4-2.0之間即可。
4、準備10支試管。其中一支為“0”號管,作為測量時(shí)的參 比溶液。
其他九支試管根據前面的圖表3加入相關(guān)的溶 液,分別在不同的條件下進(jìn)行酶反應。利用二硝基水楊酸 的方法測定不同管在A(yíng)520下的光密度值。
5、計算同一因素不同水平的級差,級差小代表離散度小, 表示該水平為酶反應的最適條件。 1)數據記錄:將上述兩組平行實(shí)驗的結果取平均值后的9個(gè)數據,填入表4中的Yi項內。
2)數據整理及分析:對于一般的實(shí)驗,可用極差分析,該分析方法簡(jiǎn)單、直觀(guān)。對要求精細的實(shí)驗,則要用方差分析,該方法可給出誤差的大小估計,但有一定的計算量。
對于有混合水平的正交實(shí)驗,只能用方差分析。
(1)酶促反應過(guò)程中,只有最初一段時(shí)間內反應速度與酶濃度成正比,隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng),反應速度即逐漸降低。
(2)要規定一定的反應條件,如時(shí)間、溫度、pH等,并在酶測定過(guò)程中保持這些反應條件的恒定,如溫度不得超過(guò)規定溫度的士1℃,pH應恒定。
(3)配制的底物濃度應準確且足夠大,底物液中應加入不抑制該酶活力的防腐劑并保存于冰箱中,以防止底物被分解。
(4)標本要新鮮,由于絕大多數酶可因久置而活力降低,標本如無(wú)法及時(shí)測定,應保存于冰箱中。用血漿時(shí),應考慮到抗凝劑對酶反應的影響。有些酶在血細胞、血小板中的濃度比血清高,為此在采血、分離血清時(shí),應注意防止溶血和白細胞的破裂。
(5)在測定過(guò)程中,所用儀器應絕對清潔,不應含有酶的抑制物,如酸、堿、蛋白沉淀劑等。
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