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利用热动力学基本原理和方法,借助于LKB—2107BATCH型微量热量计,以过氧化氢酶、精氨酸酶、辣根过氧化物酶和乙酰胆碱酯酶酶催化反应为研究对象,对酶促反应的抑制动力学,激活动力学规律进行了广泛地研究,以不同的酶催化反应作为研究体系,主要从事了如下几个方面的工作: 一、过氧化氢酶反应及其抑制动力学研究: 1、基于过氧化氢酶反应的Chance机理,利用热动力学的初始速率法测定了反应的表观一级和表观二级反应速率常数,在37℃,pH7.0的磷酸盐缓冲体系中测得反应的表观二级反应速率常数为7.32×106·mol-1·s-1。 2、研究了NaN3对过氧化氢酶反应的可逆抑制,NaN3参与过氧化氢酶反应体系中的慢循环过程,使具有酶反应活性的化合物Ⅰ转变为无酶活性的化合物Ⅱ,从而降低过氧化氢酶的反应活性,测得实验条件下的半抑制浓度为8.51×10-6mol·L-1。 3、利用热动力学对比进度法研究了L-抗坏血酸和Cu2+对过氧化氢酶反应的协同抑制作用,实验发现:L-抗坏血酸或Cu2+单独存在时对过氧化氢酶反应的抑制作用不明显,而两者同时存在时对反应有非线性的可逆抑制作用,过氧化氢酶的酶反应活性与反应体系中抑制剂的剂量呈“S”形曲线,结合L-抗坏血酸的自然氧化机理研究的文献结论,推测出当L-抗坏血酸和Cu2+同时存在时,实际对过氧化氢酶起抑制作用的是L-抗坏血酸的一种负离子自由基形式氧化中间体:AsA-·,在AsA+Cu2+体系中,过氧化氢酶反应的活性随AsA和Cu2+的剂量关系实际上反映了体系中这种自由基中间体的浓度与AsA和Cu2+浓度的关系。 二、精氨酸酶反应的激活动力学研究: 利用热动力学对比进度法研究了Mn2+和L-甘氨酸对精氨酸酶催化L-精氨酸水解反应的激活作用,实验发现:锰离子对精氨酸酶的激活主要是增加了反应体系中活性酶的浓度,从而增加了酶的绝对反应速率,对精氨酸酶的米氏常数几乎没有影响,因而不改变酶反应机理,锰离子在增大酶反应活性的同时,也增大了产物和可逆抑制剂对酶的抑制;甘氨酸对精氨酸酶的激活是通过提高活性酶的催化效率,减小产物的抑制效率而表现出对精氨酸酶的激活作用,由于甘氨酸分子很小,不受酶分子的空间位阻的限制,极易与酶活性部位结合,而且结合了甘氨酸分子的酶有利于底物精氨酸不利于鸟氨酸与之结合,实验还发现,精氨酸酶反应速率随反应体系中锰离子和甘氨酸浓度的增加而增大,有一个极值,当激活剂浓度高于极值点浓度时,酶反应速率反而下降,对锰离子而言可能是由于高浓度的Mn2+被氧化为Mn(Ⅲ)等离子形式而对反应有抑制作用;而对甘氨酸引起这一现象的原因可能是当甘氨酸浓度较火时,一个酶分子会结合两个或多个甘氨酸分子,从而妨碍了酶与底物的结合,所以酶反应活性降低。 三、精氨酸酶反应的抑制动力学研究: 1、在37℃,pH9.4的巴比妥钠-HCl缓冲溶液中,在未加入外源Mn2+离子和外源Mn2+离子浓度达到饱和的条件下,考察了可逆竞争性抑制剂L一赖氨酸对精氨酸酶反应的活性及初始反应速率的影响,测定了各条件下的抑制常数分别为5.60又10一3 mol.L一’和3.10 x10一3m。】·L一,.2、研究了氟离子对精氨酸酶的抑制作用.实验发现氟离子对精氨酸酶抑制的抑制率依赖于溶液的酸度,酸度越大,抑制率越大.从酶反应速率与抑制剂浓度的关系可以判断出,氟离子对精氨酸酶的抑制属于非竞争性的可逆抑制,在PH值为7.4的巴比妥钠一HCI缓冲溶液中,在未加入外源Mn2+离子和外源Mn2+离子浓度达到饱和的条件下,测定了氟离子对精氨酸酶的抑制常数分81J为l.84xzo一,和一48x一。一,mo一L,.3、利用热动力学方法,考察了七种稀土金属离子对精氨酸酶反应的影响,发现Prs+、Nd3+、Yb3+和sm3+等几种离子对精氨酸酶反应有较强的抑制作用,而L扩十、ce3+、Dy3+等三种离子的抑制作用不明显.四、水相胶束体系中的酶促反应热动力学研究:在十二烷基硫酸钠(s Ds)和十六烷基澳化钱(CTAB)两种表面活性剂构成的水相胶束体系中,研究了辣根过氧化物酶(H即,EC 1 .11 .1 .7)催化H202氧化邻苯二胺(OPD)反应的热动力学.在25℃,pH7.4的磷酸盐缓冲体系中,sDS对酶反应速率具有抑制作用,而CTAB对酶反应具有激活作用.实验还测定了缓冲溶液中、SDS胶束及Cl人B胶束中,当一种底物相对过量时,辣根过氧化物酶的假单底物米氏常数和最大反应速率.实验发现:在三种反应介质中H”对oPD都符合米氏机理,米氏常数分别为5.09xl丫mol.L‘、1.90x10闷mol.L一,和2.2x 10碑mol·L一,.在缓冲溶液中和cTAB胶束中H即对HZo:符合米氏机理,米氏常数分别为2.92x 10一,mol·u,和6.slx一。一3 mol·L-l,而在sns胶束中,H即对HZoZ不符合米氏机理.SDS通过对酶分子的变性作用,降低了酶的活性,从而也影响了酶与底物的相互作用.CTAB通过将底物oPD增溶于胶束中,阻碍了底物与存在于水相中的酶的相互作用.在这种条件下以反应放热速率表示的最大反应速率也都减小,对于SDS而言,是由于酶活性降低的缘故,而对于CTAB来说,主要是因为CTAB溶胶不利于产物的进一步聚合,减小了反应?