紫貽貝中堿性磷酸酶動力學特性研究

黃振娥，于 貞

（1. 煙臺欣和味達美食品有限公司，山東 煙臺264000；2. 煙臺大學，山東 煙臺264005）

貝是一種世界性分布的沿岸底棲雙殼類海洋動物，由于其分布廣、活動性低、商業價值高、對污染物有較強的生物累積能力而備受關注，很多國家把貽貝和牡蠣等貝類作為海洋污染的指示生物，廣泛應用于海洋污染的生物監測[1]。堿性磷酸酶（ALP）廣泛存在于自然界中，它催化磷酸單脂的水解以及磷酸基團的轉移反應，在生物體內的磷代謝過程中起著十分重要的作用。海洋環境被污染，導致酶的構象和活力發生改變，使得堿性磷酸酶成為生物響應逆境環境的重要標志之一，可以作為監測環境脅迫的生物指標[2-6]。本研究對紫貽貝中堿性磷酸酶進行提取制備，測定其活力，并研究溫度、pH 值對其活性的影響及其酶促動力學特性，為貽貝及其生化指標作為污染指示生物的應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用紫貽貝購于煙臺大學水產品市場，將其清洗干凈，冷凍備用。供試試劑有：硝基苯磷酸二鈉（分析純）、硫酸銨（分析純）、三羥甲基氨基甲烷（實驗室技術級）、牛血清蛋白（特級純）、鹽酸（分析純）、考馬斯亮藍G-250（分析純）。供試儀器有：721 可見光分光光度計（上海菁華科技儀器有限公司）、數控超級恒溫槽（寧波天恒儀器廠）、HR2860 飛利浦攪拌機（珠海經濟特區飛利浦家庭電器有限公司）、pH 計（梅特勒-托利多儀器有限公司）、GT10-2 高速臺式離心機（北京時代北利離心機有限公司）、磁力攪拌器（深圳天南海北實業有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 酶的提取與測定 紫貽貝去殼，稱重，按質量體積比1︰1.5（W︰V）分別加入預先冷卻的0.01 mol/L Tris·HCl 緩沖液（pH 值5.5、6.5、7.5、8.5、9.0、9.5、10.0），勻漿，10 000 r/min 離心后，上清液加入磨細的硫酸銨粉末，至硫酸銨飽和度分別為40%，4℃靜置沉淀4 h 以上，4 000 r/min 離心30 min，得到酶的粗提物。粗提物用0.01 mol/L Tris·HCl 緩沖液（pH 值與提取液相同）溶解，待測。采用磷酸苯二鈉法[4]測定酶活，酶液在堿性條件下反應后，在405 nm 下測其OD 值。采用考馬斯亮藍法測定蛋白質含量[7]。酶的比活力（U/mg）＝酶活力（U/mL）÷蛋白質含量（mg/mL）。

1.2.2 堿性磷酸酶性質的研究（1）酶反應最適pH 值的確定。測定不同pH 值下的酶活力，以酶的比活力對相應的pH 值作圖，求出堿性磷酸酶在此反應條件下的最適pH 值。（2）酶反應最適溫度的確定。調節反應體系pH 值為9.0，在不同溫度下測定酶活力，以酶活力對相應的溫度作圖，確定酶作用最適溫度。（3）pH 值對酶反應穩定性的影響。用0.1 mol/L 不同pH 值的緩沖液配制0.1%的酶液，在4℃下靜置處理30 min，然后調酶液pH 值為9.0，在37℃下測定酶活。以處理前的最初酶活力為100%，處理30 min 后的酶活力與其比值即為相對活力。（4）溫度對酶反應穩定性的影響。酶液在不同溫度下（30、40、50、60℃）保溫0、15、30、45 和60 min 后，按常規方法測定酶活力，以處理前的最初酶活力為100%，保溫（t）min 后的酶活力與其比值即為相對活力。以相對活力對時間t 作圖，繪出溫度穩定性曲線。（5）堿性磷酸酶動力學參數的確定。試驗以對硝基苯磷酸二鈉為底物，在pH 值9.0、溫度37℃的條件下反應10 min，在405 nm處測定酶活，用L-B 作圖法求Km和Vmax。

2 結果與討論

2.1 堿性磷酸酶最適pH 值的確定

由圖1 可知，在pH 值5.5～9.0 范圍內，隨著pH 值增大，酶的比活力緩慢上升，當pH 值為9.0 時，酶活力達到最大值；當pH 值高于9.0 時，酶的比活力急劇下降。因此，確定紫貽貝中堿性磷酸酶的最適pH 值為9.0。

圖1 pH 值對堿性磷酸酶活力的影響

2.2 堿性磷酸酶的最適作用溫度

由圖2 可知，在30～37℃范圍內，隨著溫度的提高，酶的比活力逐漸上升；在37℃時，酶的比活力達到最大值；高于此溫度，酶的比活力迅速下降。因此，確定紫貽貝中堿性磷酸酶的最適作用溫度為37℃。

圖2 溫度對堿性磷酸酶活力的影響

2.3 pH 值對堿性磷酸酶穩定性的影響

由圖3 可知，堿性磷酸酶在酸性條件下不穩定，pH值為5.5 時，處理30 min 后，堿性磷酸酶活力喪失80%；隨著pH 值的升高，堿性磷酸酶的穩定性逐漸增大；pH值在8.5～9.5 的范圍內，堿性磷酸酶活力比較穩定；當pH 值大于9.5 后，堿性磷酸酶的穩定性又有所下降。

圖3 pH 值對堿性磷酸酶穩定性的影響

2.4 溫度對堿性磷酸酶穩定性的影響

由圖4 可知，堿性磷酸酶在30～40℃時比較穩定，隨保溫時間的延長，酶相對活力的下降不明顯；在50～60℃時，酶的熱穩定性逐漸降低，隨保溫時間的延長，酶的相對活力呈下降趨勢，且溫度越高，酶穩定性越差，酶相對活力的下降趨勢越明顯，在60℃加熱60 min后其酶活仍保留了47.5%。這說明該酶對熱具有一定的耐受力。

圖4 溫度對堿性磷酸酶穩定性的影響

2.5 堿性磷酸酶動力學參數的確定

反應開始時對硝基苯磷酸二鈉濃度分別為2、3、4、5、8、10 mmol/L，反應10 min 后，測定405 nm 吸光度，用L-B 作圖法求米氏常數和最大反應速率，由圖5 計算出堿性磷酸酶的米氏常數Km=0.09 mmol/L，rmax=0.22 mmol/(L·min)。

圖5 L-B 作圖法求堿性磷酸酶的動力學參數

3 結論

試驗結果表明，堿性磷酸酶的最適作用pH 值為9.0，最適作用溫度為37℃；堿性磷酸酶在pH 值5.5～7.5 的偏酸性范圍內不穩定，而在pH 值8.5～9.5 的偏堿性范圍內較穩定；堿性磷酸酶的穩定性隨溫度的增加而減弱，在60℃加熱60 min 后其酶活仍保留47.5%，說明該酶對熱具有一定的耐受力；37℃時堿性磷酸酶的動力學參數為：Km=0.09 mmol/L，rmax=0.22 mmol/（L·min）。

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