重金屬對(duì)木瓜蛋白酶的離子效應(yīng)及作用機(jī)理.pdf

1、木瓜蛋白酶是一類巰基蛋白酶，具高酶活性和高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，在食品、醫(yī)藥、日用化工、生物化學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和較高的商業(yè)價(jià)值。同時(shí)，木瓜蛋白酶是當(dāng)今研究最為廣泛深入的一種蛋白酶，本文以木瓜蛋白酶為模型，優(yōu)化了木瓜蛋白酶的酶解條件，研究了重金屬離子Hg2+和Cu2+與蛋白酶的作用特性，闡述其作用機(jī)理。利用木瓜蛋白酶對(duì)明膠進(jìn)行了水解，探討了雙金屬離子Hg2+和Cu2+存在條件下酶的水解特性，以期為木瓜蛋白酶在工業(yè)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)

2、支撐。
　　溫度、pH值、反應(yīng)時(shí)間、底物濃度、酶濃度等均會(huì)影響木瓜蛋白酶的活性。在45oC、pH7.0、酶和底物濃度分別為1.0mg/mL和2.0mg/mL條件下反應(yīng)30min時(shí)，木瓜蛋白酶水解酪蛋白的活性最大。
　　Hg2+、Cu2+和雙金屬Hg2++Cu2+與木瓜蛋白酶活性之間存在劑量-效應(yīng)關(guān)系，表現(xiàn)出低劑量促進(jìn)，高劑量抑制的Hormesis現(xiàn)象。Hg2+和Cu2+濃度分別為10-6mol/L和10-9mol/L時(shí)，木瓜

3、蛋白酶相對(duì)酶活達(dá)到最高。Hg2+和Cu2+濃度均為10-4mol/L時(shí)，兩種金屬離子對(duì)酶的抑制作用最強(qiáng)。較低濃度下，相對(duì)于Hg2+而言，木瓜蛋白酶對(duì)Cu2+的刺激作用更為敏感，但高濃度下Cu2+的抑制作用則不如Hg2+。低濃度下，雙金屬Hg2+和Cu2+表現(xiàn)出協(xié)同激活效應(yīng)；高濃度下，Cu2+的添加屏蔽了Hg2+的抑制作用。
　　木瓜蛋白酶水解明膠最佳反應(yīng)條件為：45oC、pH=7.0、明膠濃度50.0mg/mL、木瓜蛋白酶濃度2.

4、0mg/mL、反應(yīng)1h，此時(shí)明膠水解度約為13％，雙金屬離子Hg2++Cu2+對(duì)酶活性的影響與其對(duì)明膠水解度的影響正相關(guān)。
　　雙金屬離子濃度為10-6mol/LHg2+和10-8mol/LCu2+時(shí)，對(duì)酶的激活效應(yīng)最大，其處理的木瓜蛋白酶的有序結(jié)構(gòu)(α-螺旋+β-折疊)含量最高，二級(jí)結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，酶與底物親和力最強(qiáng)，活性最高。當(dāng)雙金屬離子濃度為10-4mol/LHg2+和10-4mol/LCu2+時(shí)，其抑制力最強(qiáng)，處理的木瓜蛋白酶

5、有序結(jié)構(gòu)含量最低，二級(jí)結(jié)構(gòu)破壞，活性最低。木瓜蛋白酶分子構(gòu)象的有序度與其活性呈正相關(guān)。
　　鄒氏酶活性不可逆改變動(dòng)力學(xué)模型擬合理論數(shù)據(jù)與本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合(R2≥0.9926)，用該模型可很好解釋雙金屬離子Hg2++Cu2+與木瓜蛋白酶結(jié)合的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。研究表明，Hg2++Cu2+(10-6+10-8)mol/L對(duì)木瓜蛋白酶存在以競(jìng)爭(zhēng)性不可逆激活作用為主的混合作用，Hg2++Cu2+(10-4+10-4)mol/L則對(duì)木瓜蛋白酶存