SOD与CAT的共固定化及其研究

李雨津

1.山西省大同市浑源县第六中学，山西 浑源 037400；2.山西师范大学教育科学研究院，山西 临汾 041000

SOD与CAT的共固定化及其研究

李雨津1，2*

1.山西省大同市浑源县第六中学，山西 浑源 037400；2.山西师范大学教育科学研究院，山西 临汾 041000

用包埋法对SOD和CAT进行共固定化。计算固定化后酶活回收率。对固定后酶催化反应的最适反应温度(T)、酸碱度(pH)以及固定化酶的操作稳定性和贮存稳定性进行研究。结果显示：固定化酶具有很好的操作稳定性和贮存稳定性。

SOD；CAT；共固定化

一、引言

(一)SOD与CAT的简介

SOD是种蛋白类的金属酶，主要是催化超氧阴离子自由基(O2-·)反应生成过氧化氢和氧气的，它可以抗辐射，防衰老，在防治肿瘤和抗炎等方面也有一定作用。

CAT是过氧化物酶的一种，是一种酶类清除剂，别称触酶，分布广泛，是生物防御系统中的关键酶之一。能催化过氧化氢分解为水和氧气，具有消毒作用的。

(二)固定化酶研究状况

SOD是1969年被发现和提取出来的，至今在我们的日常生活中应用广泛，但是SOD的稳定性较差，太易失去生物活性，不方便进一步加工等，对此人们想了许多改进方法，如固定化等。

CAT是1892年被证实其存在，1901年命名的，发现后人们先是研究其性质，后又将其慢慢的应用于生活中。但由于其性质或其他方面的一些缺点不能够满足人们的要求，大家想了许多办法改变，如固定化法等。

固定化酶不仅仅能够保持游离酶的优点，而且还变其缺点为优点，如使酶的催化效率得以提高、其稳定性也有增加、又可以反复的使用多次以及容易和反应后的产物分开等。

关于SOD与CAT的固定化均有许多人研究过，但是关于它们的共固定化没有查到相关文献材料，本文主要研究将两种酶同时固定在一起它们的一些性质有什么变化，研究温度、酸碱度的变化对其的影响程度，以及固定后它们的稳定性如何变化。

二、结果

(一)酶活回收率

用海藻酸钠和氯化钙作为载体，对SOD和CAT两种酶进行共固定，然后测定两种酶的活力回收率，结果得出：SOD的酶活回收率是21.5%，CAT的酶活回收率是38.7%。

(二)最适pH的确定

在其它反应条件不变的情况下，在pH5-11范围0.1mol/L的Tris-HCl缓冲液中，每隔1测一次两种固定化酶的活性，结果如图1所示。

图1 pH对酶活力影响图 图2 温度对酶活力影响图

(三)最适温度的确定

在其他的反应条件不变的情况下，在pH=8.2的Tris-HCl缓冲液中，在20℃-50℃的范围内每隔5℃测一次两种酶的活性，结果如图2所示。

(四)操作稳定性

SOD操作稳定性测定是用4.5mmol/L的邻苯三酚溶液作为底物，在pH=8.2的Tris-HCl缓冲液中，温度是40℃的环境中，一天内连续的进行6次反应，并测定每次反应后的酶活力；同样CAT是用0.1mol/L的H2O2溶液作为底物，在pH=7.8的Tirs-HCl缓冲液中，温度是35℃的反应条件下，一天内6次的连续反应，测定每次反应后的酶活力。以第一次测定的酶活力作为100%算，结果如图3所示。

图3 操作稳定性图 图4 贮存稳定性图

(五)贮存稳定性

将制备好的固定化酶放在4℃的冰箱里，并在每天的同一时间(晚上20：00)测一次酶活力，连续测定20天，以第一天所测定的酶活力作为100%，所得结果如图4所示。

三、讨论

(一)该实验采用的材料较常见、成本较低，但SOD固定化后的酶活力的回收率较低，可能是由于固定化材料中的海藻酸钠是带负电荷的，而SOD底物也带负电荷，它们相互排斥使底物难以进入包埋小球接触不到酶而致，所以固定化材料有待进一步的研究。

(二)实验中酶活力会随着pH和温度的变化而变化，原因是pH和温度影响了酶的空间结构。随着操作次数的增多酶活力下降，可能是用玻璃棒搅拌破坏了载体小球的结构使酶泄漏导致的。相较于没固定的酶，固定后酶活力受酸碱度的影响较小，可能是因为有载体的保护，也可能是固定后改变了酶的空间结构，使其稳定性增加。

(三)相对于游离酶的一次性使用和存放时间短而言，酶固定后便于回收利用，并能多次的连续使用，节省了材料和酶从而成本低了，还便于贮存，可能是有了载体的保护，酶的空间结构不易破坏，受外界环境影响小，因此稳定性提高。

四、结论

(一)本实验采用的固定化载体材料常见易得成本较低.

(二)SOD固定化后的酶活回收率较低只有21.5%，CAT的酶活回收率是38.7%。

(三)SOD固定化后催化反应的最适pH是8，最适反应温度是40℃，CAT的最适pH是9，温度是35℃，相较于游离态固定后受温度与酸碱度的影响较小，固定后在6次的连续反应后SOD仍有69.3%的相对活力，CAT也有63.5%的相对活力，相比于游离酶的一次性使用，固定化酶更具成本低，产物易于分离纯化的优势，固定化酶的贮存时间较游离酶长，在4℃的环境下贮存16天后仍有良好的酶活力，SOD保持了80%，而CAT也保持了74%的相对活力。

(四)SOD的主要作用是能清除生物体内的超氧自由基离子，而他的产物过氧化氢对生物体仍然有害，它的去除需要CAT催化反应，所以SOD与CAT组成一个反应体系，彻底清除超氧负离子。

(五)将SOD与CAT进行固定化后便于其在农业、工业及医药方面的应用，如护肤品、保健品等。

[2]郑善切，孙境蔚.酶固定化技术的研究和进展[J].赤峰学院学报(自然科学版)，2011，27(2)：36-38.DOI：10.3969/j.issn.1673-260X.2001.02.014.

李雨津(1988-)，女，汉族，山西大同人，工作单位：山西省大同市浑源县第六中学，读研单位：山西师范大学教育科学研究院，学科教学(生物)专业。

Q

A

跟年，李丽维，齐凤等.固定化酶研究进展[J].中国酿造，2009(8)：17-20.

10.3969/j.issn.0254-5071.2009.08.005.