酶活性

酶活性（精选11篇）

篇1：酶活性

天祝高寒草甸土壤酶活性分析

对青藏高原高寒草甸主要土壤酶种类及活性进行的调查分析结果表明:高寒草甸土壤中存在脲酶、磷酸酶、纤维素酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和蛋白酶等8种土壤酶,它们的酶活性存在差异,天然草地中除蔗糖酶和过氧化物酶外其余酶活性均高于燕麦地,并通过主成分分析得到了高寒草甸土壤酶综合评价模型.

作 者：蒲小鹏 胡自治 PU Xiao-peng HU Zi-zhi  作者单位：甘肃农业大学草业学院,甘肃,兰州,730070 刊 名：中国草地学报  ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF GRASSLAND 年，卷(期)：2006 28(6) 分类号：S154.2 关键词：高寒草甸   土壤酶   主成分分析  

篇2：酶活性

土壤酶活性影响因子研究进展

对国内外土壤酶活性影响因素的研究进行了综述,总结了土壤微生物、团聚体、农药、重金属和有机物料等对土壤酶活性的`影响,并对土壤纳米粒子与土壤酶活性关系的研究发展前景进行了展望.

作 者：万忠梅 吴景贵 WAN Zhong-mei WU Jing-gui  作者单位：吉林农业大学,资源与环境学院,吉林,长春,130118 刊 名：西北农林科技大学学报（自然科学版）  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF NORTHWEST SCI-TECH UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND FORESTRY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 33(6) 分类号：S154.2 关键词：土壤酶活性   微生物   团聚体   重金属   有机物料  

篇3：苹果过氧化物酶活性及同工酶分析

该试验以苹果作为研究材料, 测定不同品种苹果同工酶的表达和过氧化物酶活性, 分析不同品种苹果之间的亲缘性, 为生产中苹果的选种和分类以及品质鉴定提供生化依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2014年4月下旬, 从佳木斯市水果市场购买了7种苹果, 分别为蛇果、奶油富士、乔纳金、烟台富士、冰糖果、国光和黄元帅, 用于过氧化物酶活性及同工酶分析。

1.2 方法

1.2.1 同工酶提取

将苹果用清水洗净, 蒸馏水漂洗, 滤纸吸干后称重, 称取4g样品, 加8mL样品提取液 (pH7.2的蔗糖-磷酸缓冲液) , 冰浴下研磨至匀浆, 4层纱布过滤, 将滤液4℃下4 000r·min-1离心15min。取上清液即同工酶提取液 (样品) 置于-20℃冰箱保存备用, 也可直接用于电泳[3]。

1.2.2 电泳

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法, 分离胶浓度7.5%, 浓缩胶浓度3.5%。4℃恒压 (350V) 电泳, 电极缓冲液为pH 8.3Tris-Gly系统。样品点样量均为20μL, 电泳重复2次。

1.2.3染色及迁移率 (Rf) 的测定

采用醋酸联苯胺法染POD, 待酶带显现清晰后, 用流水漂洗后置蒸馏水中保存, Rf测定按照张相歧的方法[4]。

1.2.4 凝胶板的保存

用10%甘油浸泡玻璃纸8h以上, 然后在玻璃板上先放1张玻璃纸铺平, 其上放凝胶, 凝胶上再放1张玻璃纸, 排除玻璃纸与凝胶间的气泡, 阴干、保存, 以备考证。

1.2.5 过氧化物酶活性测定

采用愈创木酚法测定过氧化物酶活性[5,6]。

POD活性=V1·ΔOD/0.01V2W·Δt

式中:ΔOD为反应初速度阶段的吸光度差, 比色波长470nm;Δt为ΔOD对应的时间 (min) ;V1为提取酶液总体积 (mL) ;V2为测定时取用的提取酶液体积 (mL) ;W为植物样品鲜重 (g) ;0.01为以吸光度值 (ΔOD) 变化0.01为1个酶活性单位 (U) 。

2 结果与分析

2.1 不同品种苹果过氧化物酶同工酶谱分析

植物体内具各种不同代谢功能的酶类是由遗传决定的。同工酶就是控制这些酶的等位基因的变异产物, 过氧化物酶是最常被用作分析的同工酶。过氧化物酶在植物组织中广泛分布, 参与多种生理活动, 并且为生长发育提供了基因表达的灵敏指标, 是一种重要的遗传标记[7,8]。样品经聚丙烯酰胺凝胶电泳后, 采用联苯胺-醋酸-过氧化氢染色法染色。由图1可知, 7个样品共显现7种酶带。依染色深浅区分为强带、次强带、弱带和痕迹带4个级别。蛇果显示5条酶带, Rf0.28和Rf0.32为强带, Rf0.47和Rf0.59为次强带, Rf0.60为痕迹带;奶油富士显示6条酶带, Rf0.21、Rf0.60和Rf0.65为弱带, Rf0.28为强带, Rf0.47和Rf0.59为次强带;乔纳金显示3条酶带, Rf0.28为痕迹带, Rf0.32为弱带, Rf0.59为次强带;烟台富士显示6条酶带, Rf0.21和Rf0.65为弱带, Rf0.28为强带, Rf0.47、Rf0.59和Rf0.60为次强带。冰糖果显示6条酶带, Rf0.21为痕迹带, Rf0.28为强带, Rf0.65为弱带, Rf0.47、Rf0.59和Rf0.60为次强带;国光显示6条酶带, Rf0.21和Rf0.28为强带, Rf0.47和Rf0.65为痕迹带, Rf0.59为次强带, Rf0.60为弱带;黄元帅显示4条酶带, Rf0.28和Rf0.60为痕迹带, Rf0.32为弱带, Rf0.59为次强带。

从POD同工酶酶谱 (图1) 中可以看出, 奶油富士、烟台富士、冰糖果和国光均显现6条相同酶带, 即Rf0.21, 0.28, 0.47, 0.59, 0.60和0.65, 且Rf0.28处4种苹果均为强带, Rf0.59处均为次强带, 另外4条酶带POD活性也相近, 可以看出奶油富士、烟台富士、冰糖果和国光4种苹果遗传表达相近, 外观相似口感相近, 奶油富士、烟台富士和冰糖果同属富士系列, 且富士最初也是由国光培育而成 (富士苹果是日本农林水产省果树试验场盛冈分场于1939年以国光为母本, 元帅为父本进行杂交, 历经20余年, 选育出的苹果优良品种, 具有晚熟、质优、味美、耐贮等优点, 于1962年正式命名, 是世界上最著名的晚熟苹果品种) , 同工酶是基因表达的产物, 所以这4种苹果在遗传上有较大的相似性;通过分析图谱还看出, 乔纳金与黄元帅共显现4条酶带, 3条酶带均相同, 即Rf0.28都为痕迹带、Rf0.32都为弱带、Rf0.59都为次强带, 在外观上乔纳金和黄元帅也有相似之处, 都有些黄色, 有斑点, 所以根据POD同工酶表达特点可知乔纳金和黄元帅在遗传表达上相近, 可能在杂交育种过程中两者的杂交亲本有很大程度的相近;从POD同工酶表达酶谱中还可以看出, 7种苹果均表达Rf0.59酶带, 且活性相同 (均为次强带) , 可见此酶带的表达可能与苹果的共同特性有关, 所以该酶带可以作为苹果属的特征性酶带;POD同工酶酶谱中, 蛇果Rf0.32酶带表达活性很强 (为强带) , 乔纳金和黄元帅有此带但活性很弱 (弱带) , 其它苹果没有此酶带, 所以Rf0.32酶带可以作为蛇果特异表达的特征性酶带;Rf0.21酶带仅国光表达活性较强 (为强带) , 其余6种表达很弱 (弱带和痕迹带) 或不表达, 所以此酶带可以作为国光特异表达的特征性酶带;Rf0.65酶带只有奶油富士、烟台富士、冰糖果和国光表达, 且这4种苹果遗传表达相近, 所以Rf0.65的条带可能是这一系列品种的特征酶带。

1.蛇果;2.奶油富士;3.乔纳金;4.烟台富士;5.冰糖果;6.国光;7.黄元帅1.Red Delicious;2.Cream Fuji;3.Jonagold;4.Yantai Fuji;5.Bingtangguo;6.Ralls;7.Golden Delicious

2.2 不同品种苹果的过氧化物酶活性分析

将苹果过氧化物酶同工酶活性测定结果代入POD活性公式, 得到蛇果POD活性为1.68U, 奶油富士POD活性为4.56U, 乔纳金POD活性为0.822U, 烟台富士POD活性为0.468U, 冰糖果POD活性为1.03U, 国光POD活性为3.08U, 黄元帅POD活性为1.17U。奶油富士POD活性最高, 之后活性由高到低依次为国光、蛇果、黄元帅、冰糖果和乔纳金, 烟台富士POD活性最低。

从POD活性方面看, 乔纳金和黄元帅POD活性相近。奶油富士和国光的POD活性较高, 与其在POD同工酶酶谱中的表达程度一致, 黄元帅和乔纳金的POD活性与其在POD同工酶酶谱中的表达程度也基本一致, 但是冰糖果和烟台富士的POD活性与其在POD同工酶酶谱中的表达量不一致, 原因可能是在测定POD活性时受到温度、酸碱度、重金属和材料储存等因素影响。通过比较POD活性可以看出苹果POD活性与POD同工酶的表达量基本上一致。

3 结论与讨论

3.1 苹果POD酶带的共有性和不同品种的差异

7个苹果样品电泳图谱中均表达Rf0.59酶带, 可能此酶带与苹果的共同特性有关, 或者说该酶带可能是苹果属的特征性酶带。该试验所选7个苹果品种, 可大致划分为4类, 奶油富士、烟台富士、冰糖果和国光为一类, 与乔纳金、黄元帅、蛇果4个类型品种, 从图谱中可见到不论从酶谱带数目还是特有酶带上来看, 不同品种POD同工酶表现出一定的差异性。

3.2 不同产地苹果POD同工酶酶谱稳定性分析

奶油富士、烟台富士和冰糖果同属富士系列, 富士最初由国光培育而成, 所以这4种苹果在遗传上有较大的相似性。4种苹果产地不同, 但同工酶谱型非常相似, 均显现6条相同酶带, 且酶带活性也相近, 说明苹果中POD同工酶的表达比较稳定, 可以作为参考指标。

参考文献

[1]孟学平, 宋彩琴, 石秀玲, 等.14个品种冬小麦过氧化物酶 (POD) 同工酶研究[J].哲里木畜牧学院学报, 1988, 9 (3) :15-18.

[2]程华, 李琳玲, 袁红慧, 等.福白菊与八种药用菊花POD同工酶比较分析[J].北方园艺, 2012 (22) :99-103.

[3]徐秀芳, 张丽敏, 丁海燕.遗传学实验指导[M].武汉:华中科技大学出版社, 2013:153-158.

[4]张相歧, 王海廷, 黄永芬, 等.番茄属四个种的过氧化物同工酶的分析[J].植物研究, 1987, 7 (4) :131-136.

[5]李忠光, 龚明.愈创木酚法测定植物过氧化物酶活性的改进[J].植物生理学通讯, 2008, 44 (2) :323-324.

[6]王伟玲, 王展, 王晶英.植物过氧化物酶活性测定方法优化[J].实验室研究与探索, 2010, 29 (4) :21-23.

[7]郭秀林, 刘子会, 王云, 等.张杂谷苹果酸脱氢酶和过氧化物酶同工酶研究[J].西北植物学报, 2012 (9) :1768-1773.

篇4：人参地土壤的酶活性

关键词：人参；土壤；酶活性；不同深度

中图分类号： S567.5+10.6；S154.2 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）03-0333-02

土壤酶作为土壤组分中最活跃的有机成分之一，对土壤中营养元素的生物循环、有机物的转化和积累以及腐殖质的合成与分解等都有十分重要的作用[1-2]。因此，土壤酶不仅可以表征土壤物质能量代谢程度，而且可以作为评价土壤肥力高低、生态环境质量优劣的一个重要生物指标[3-5]。土壤酶主要来源于植物根系的分泌、微生物和土壤动物区系释放，以及动植物残体的分解[2]。由于土壤酶活性反映了土壤中各种生物化学过程的动向和强度，与土壤生物物理化学性质及环境条件密切相关，因而不同的植物群落间、不同的土层深度间，土壤酶活性的季节变化规律存在一定的差异。因此，比较研究土壤酶活性，对于分析比较植物群落生态功能的差异、理解其生态系统过程具有重要作用[6]。目前，土壤酶活性已被国内外广泛应用于评价土壤营养物质的循环转化情况以及各种农业措施和肥料施用的效果[7-8]。人参地土壤酶是人参土壤研究的薄弱环节，为了能够了解人参产业发展中的土壤问题，近年来关于土壤酶方面的研究，逐渐被国内外研究人员所重视。本试验对吉林敦化地区林下人参地土壤中的蛋白酶、过氧化氢酶和脲酶活性进行研究，以期为人参栽培以及人参地土壤肥力鉴定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样地概况

敦化市位于吉林省东部，地理位置为东经127°28′～129°13′、北纬42°42′～44°30′；敦化市自然资源丰富，是国家重点林区之一，野生植物中珍贵药用、食用植物主要有山参、党参、五味子、木耳、灵芝等，产品行销国内外市场。该市土壤肥沃，气候湿润冷凉，适宜人参生长发育，是长白山区人参栽培的始源地[9]。

1.2 土壤样品采集与分析

供试土壤样品取自敦化市林下人参地，取样时间为2010年夏季。选同一块人参地3个有代表性的样地按10 cm（表层）、20 cm（中层）、30 cm（底层）不同剖面取样，将3个样地的土样按照不同的剖面深度分别混匀待处理。土样自然干燥后，去除土壤中植物根系及其他杂物，风干，混匀，研磨，过 1 mm 筛后于阴凉干燥处保存备用。土壤蛋白酶活性采用茚三酮比色法测定[10-11]；土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法（以KMnO4计）测定[12]；土壤脲酶活性采用靛酚蓝比色法测定[以铵态氮（NH4+-N）计][6，13-14]。

2 结果与分析

由图1可见，敦化市林下人参地不同剖面深度土壤蛋白酶和过氧化氢酶活性最强的出现在土壤表层（10 cm），且呈现出随着土壤层次的加深而递减的趋势；脲酶活性最强的出现在土壤中层，底层土壤的脲酶活性略高于表层土壤。

在土壤中，蛋白酶由于微生物活动、植物根系分泌和动植物残体的分解而富集起来，成为土壤中一种重要的胞外酶[13]。由于表层土壤植物根系活动旺盛、动物及微生物活动也十分频繁、所含植物枯枝落叶及动物残骸较多，经自体分解及腐生微生物作用而向土壤中释放了大量的蛋白酶，并吸附在土壤颗粒表面成为游离酶，同时蛋白酶可将大分子蛋白质和含氮物质分解为氨基酸或活性氮，使其成为植物体可以直接吸收利用的含氮物质，因而表层土壤肥力比较大。随着土壤深度的增加，温度逐渐下降，所含水分也随之降低，光照强度基本为0，处于植物根际活动范围之外，动植物及微生物活动相对较弱，动植物残体含量不高，酶活性较弱。因而，与其他土层相比，表层蛋白酶含量较多，蛋白酶活性最强。

不同深度土壤中的过氧化氢酶不同，主要是因为过氧化氢酶能酶促水解过氧化氢，其活性与微生物的数量和活性有关，也与植物根系有关[15]。表层土壤的草本植物丰富，植物根系多，根际活动旺盛，土壤微生物活跃，数量繁多，土壤含水量高，而且地表聚积着大量的枯枝落叶，积累了较多的腐殖质，有机质含量高，有充足的营养源，同时水热和通气状况较好，有利于微生物生长，使其代谢旺盛，呼吸强度较强，且腐生生物活动旺盛，生物残体分解速率大，因此向土壤中释放较多的过氧化氢酶，土壤表层的酶活性最强。随着深度增加，土壤的水热通气条件变差、有机质含量下降、土壤温度较低、微生物数量减少、腐生生物少、根系活动较弱、代谢产酶能力下降、向土壤中释放的过氧化氢酶变少，所以酶活性较弱，呈现出过氧化氢酶活性随着随土壤深度增加相对减弱的趋势。

土壤脲酶活性为中层>底层>表层。其主要原因是土壤中存在着2种脲酶作用方式：土壤微生物与脲酶直接结合或吸附在土壤颗粒上进行酶促反应。吸附在土壤颗粒上多存在于中层土壤处，底层土壤含量较少，表层土壤的脲酶主要与土壤微生物结合的方式进行酶促反应[16]。因此，脲酶活性以中层最强。同时，由于人参在生长过程中从土壤中吸收大量营养物质，会导致土壤肥力下降，致使脲酶活性减弱[17]。而表层土壤处植物根系发达，活动旺盛，因此会为人参的生长提供更多的物质，使得脲酶活性减弱；中层土壤根系活动较弱，则土壤肥力比表层高。随着剖面深度增加，有机质含量递减，微生物含量减少，所以底层脲酶活性较弱。

3 结论

通过比较分析结果可知，林下人参地土壤蛋白酶和土壤过氧化氢酶活性从强到弱依次为10 cm土层>20 cm土层>30 cm土层，脲酶活性为20 cm土层>30 cm土层>10 cm土层。土壤不同剖面深度（10、20、30 cm）的蛋白酶活性分别为1.120 3，脲酶活性分别为0.648 8、0.307 3、2.495、1.200、0479 mg/（g·d），20、30、10 cm土层过氧化氢酶活性分别为5.796、4.545、3.030 mg/（g·h）。

nlc202309041317

参考文献：

[1]Marx M C，Wood M，Jarvis S C. A microplate fluorimetric assay for the study of enzyme diversity in soils[J]. Soil Biology and Biochemistry，2001，33（12/13）：1633-1640.

[2]高惠民. 农业土壤管理[M]. 北京：中国农业科技出版社，1988：107-123.

[3]Garcia-Ruiz R，Ochoa V，Hinojosa M B，et al. Suitability of enzyme activities for the monitoring of soil quality improvement in organic agricultural systems[J]. Soil Biology and Biochemistry，2008，40（9）：2137-2145.

[4]张咏梅，周国逸，吴 宁.土壤酶学的研究进展[J]. 热带亚热带植物学报，2004，12（1）：83-90.

[5]董 艳，董 坤，郑 毅，等. 种植年限和种植模式对设施土壤微生物区系和酶活性的影响[J]. 农业环境科学学报，2009，28（3）：527-532.

[6]曹成有，陈家模，邵建飞，等. 科尔沁沙地四种固沙植物群落土壤微生物生物量及酶活性的季节动态[J]. 生态学杂志，2011，30（2）：227-233.

[7]Doran J W，Parkin T B.Defining soil quality for a sustainable enviroment[J]. Soil Science Society of America Special Publi-cation，1994，35：3-324.

[8]杨瑞吉，杨祁峰，牛俊义.表征土壤肥力主要指标的研究进展[J]. 甘肃农业大学学报，2004（1）：86-91.

[9]齐凤翔，于江波，刘淑敏，等. 长白山区人参栽培始源地小考[J]. 长春中医学院学报，1997，13（1）：55-56.

[10]王华芳，展海军. 小麦过氧化氢酶活动度的研究[J]. 粮油食品科技，2010，18（2）：4-6.

[11]中国科学院南京土壤研究所微生物室.土壤微生物研究法[M]. 北京：科学出版社，1985：268-269.

[12]关松荫. 土壤酶及其研究方法[M]. 北京：农业出版社，1986：294-297.

[13]蔡 红，沈仁芳. 改良茚三酮比色法测定土壤蛋白酶活性的研究[J]. 土壤学报，2005，42（2）：306-313.

[14]孙 海，张亚玉，宋晓霞.人参土壤养分与土壤酶研究进展[J]. 中国林副特产，2009，5（5）：87-90.

[15]张 猛，张 健. 林地土壤微生物、酶活性研究进展[J]. 四川农业大学学报，2003，21（4）：347-351.

[16]黄 娟，李 稹，张 健. 改良靛酚蓝比色法测土壤脲酶活性[J]. 土木建筑与环境工程，2012，34（1）：102-107.

[17]宋晓霞，张亚玉，王英平，等. 人参与西洋参土壤脲酶活性对比研究[J]. 特产研究，2008，30（2）：33-35.

篇5：酶活性

点突变研究酶活性的文章阅读有感

羧肽酶A的Try248曾被认为是酶催化活性的提供质子的位点。在此之前，科学家已经研究过嗜热菌蛋白酶酸碱催化的反应机制。

这篇文章利用酪氨酸和苯丙氨酸只有一个酚羟基的差异，利用点突变的方式，改变羧肽酶248位的氨基酸。

对其cDNA进行诱变使得TAT→TTT，从而氨基酸的密码子发生变化，在翻译过程中Try248→Phe248。

实验又将野生型和突变型cDNA转到带有α-因子的酵母载体中，进行蛋白质的表达。

在1986年的时候，点突变技术刚刚形成不久，对于点突变研究酶活性也是一个刚刚开始的技术方式。本文在NATURE上发表时，正是对酶的性质研究的一个新方向的开始。

点突变后，单个氨基酸的改变如何影响酶活性的，或者单个氨基酸如何在酶催化反应的作用，本研究的作者通过四个方面的实验，不同方向上佐证羧肽酶A的248位酪氨酸并不是酸碱催化位点而是一个酶的催化结合位点。

-5第一个实验为：测量野生型和突变型的CPA对四种不同底物酶催化的Kcat、Km、10Kcat/Km

得到的结果为突变的酶影响了反应的亲和力。

第二个实验为：利用抑制剂PCI对野生型和突变型酶分解肽类底物的Ki值。

得到的结果说明抑制剂结合了酶的结合位点，同时野生型和突变型的酶活性都收到了相同的影响。这个结果反映了，Try248只是酶催化反应的结合位点。

第三个实验为：X-衍射实验，说明了248位酪氨酸在酶催化反应中没有像酸碱催化一样提供质子，而是这个位点提供了底物与催化剂结合的结合位点。

第四个实验为：TNM的硝化实验。TNM硝化了野生型的248位酪氨酸。使得其提供氢键的位点发生了变化，所以相对于突变型，其酶活性变化较大。这个实验再次验证了248位酪氨酸为酶和底物的结合位点，而不是催化位点。

篇6：酶活性

关于温度影响酶活性因素实验流程的再设计

酶活性的大小受多方面因素影响,其中温度是影响酶活性的重要因素之一,也是中专生化实验中验证影响酶活性因素的.主要定性实验之一.笔者根据多年的实验教学经验对实验流程进行再设计,同时通过进一步实验,验证出酶的另一性质,收到了良好的教学效果.

作 者：吴晨怡  作者单位：鞍山师范学院附属卫校,辽宁,鞍山,114001 刊 名：卫生职业教育 英文刊名：HEALTH VOCATIONAL EDUCATION 年，卷(期)： 27(7) 分类号：G424.31 关键词：温度   酶活性   实验流程  

篇7：酶活性

目的 对低温生物膜的生物活性进行快速、准确的评价.方法 以硫化钠作还原剂,甲苯作提取剂,用氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定低温生物膜脱氢酶活性,探讨酶反应过程中温度、pH值、反应时间等因素对生物膜活性的影响.结果 生物膜脱氢酶的反应温度范围为2～50℃,其中最适温度为30℃;适宜的pH值范围是7.5～9.0;反应速率随温度的下降而降低,在最适温 度下的适宜时间是3 h,而4℃时为8h.活细菌数(ABN)的`TTC-还原染色试验证明组成生物膜的耐冷细菌都能够还原TTC而变色,但是不同种的微生物脱氢酶活性也不同.结论 TTC-脱氢酶活性检测的方法可以准确、快速地反映低温生物膜中的生物活性.在低温4℃下,生物膜仍具有一定的生化活性,比常温下的活性污泥催化温度低约10℃.

作 者：韩晓云 姜安玺 贲岳 姜明 HAN Xiaoyun JIANG Anxi BEN Yue JIANG Ming 作者单位：韩晓云,HAN Xiaoyun(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江,哈尔滨,150090;黑龙江大学生命科学学院微生物重点实验室,黑龙江,哈尔滨,150080)

姜安玺,贲岳,JIANG Anxi,BEN Yue(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江,哈尔滨,150090)

姜明,JIANG Ming(黑龙江大学生命科学学院微生物重点实验室,黑龙江,哈尔滨,150080)

篇8：我国土壤水解酶活性研究进展

近年来,许多学者研究表明土壤的理化性质、土地利用方式的改变以及农林地的施肥管理措施等都显著改变着土壤酶活性[3,4,5,6],即土壤酶在一定程度上可以反映土地经营措施的实施效果。此外,土壤酶具有敏感性强、测定方法相对简单、操作性强的特点。因此,土壤酶活性常用于土壤质量的监测和管理。

早在1898年,Woods首次从土壤中检测出过氧化氢酶活性。此后,土壤酶研究经历了一个较长的奠定和发展时期[7]。我国对土壤酶的研究始于20世纪60年代初期,80年代开始研究数目逐渐增多,到21世纪初研究呈直线上升趋势(图1)。在中国知网依据主题———土壤酶进行检索,结果显示在1979—2011年共涉及3 222篇文献。其中,2000年以前的总计401篇,2000—2004年409篇,也就是说2005年之前的研究篇数仅占目前土壤酶研究总数的1/4。而从2005年开始我国对土壤酶活性研究的论文以超百篇的速度增加,且增加趋势较为明显,仅2010年就有487篇。

针对我国土壤酶活性研究的快速发展,该文就我国土壤水解酶研究种类及研究方法的资料进行归纳总结,旨在进一步扩宽我国土壤酶活性研究的范围,为今后土壤酶的研究提供一些新的思路;同时也可促进我国土壤水解酶研究方法的发展。

1 土壤水解酶的种类

土壤酶的种类很多,仅参与土壤氮素循环的土壤酶就有200种左右[8],但研究最多的主要是水解酶和氧化还原

年份

图1 2005—2011年我国土壤酶研究文献数量的年际变化酶。水解酶主要参与营养元素转化的矿质化过程,研究内容丰富,种类繁多。该文按照与碳、氮、磷和硫循环有关的原则对水解酶进行了分类概括。

1.1 与碳循环有关的酶

参与土壤碳素循环的水解酶主要有纤维素酶、淀粉酶、蔗糖酶和木聚糖酶。土壤纤维素酶(EC 3.2.1.4)能催化土壤中最重要的碳水化合物———纤维素的水解,是我国学者研究频率较高的一种水解酶。通过中国知网利用土壤酶和纤维素酶主题检索可知,目前我国关于纤维素酶的研究有174篇,占土壤酶研究总数的5.40%。纤维素酶是催化纤维素水解的土壤酶总称,根据其催化反应功能的不同可分为内切1,4-β-葡聚糖酶(EC3.2.1.4)、外切葡聚糖酶(EC.3.2.1.91)和β-葡聚糖苷酶(EC.3.2.1.21)。

其中,内切1,4-β-葡聚糖苷酶可以随机地切割纤维素多糖链内部的无定型区,目前在土壤中的研究有限;外切葡聚糖酶,又称纤维二糖酶,它从纤维素多糖链的末端释放聚糖,目前已引起我国学者的重视;β-葡萄糖苷酶能水解纤维二糖和其他水溶性的纤维糊精并产生形成葡萄糖[9],是目前研究最广泛的一种土壤纤维素酶。我国对土壤β-葡萄糖苷酶的研究始于2007年,目前有23篇相关文献。

淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称,根据酶水解产物异构类型的不同可分为α-淀粉酶(EC 3.2.1.1)与β-淀粉酶(EC 3.2.1.2),土壤中存在的淀粉酶以β-淀粉酶为主[7]。淀粉酶是我国研究频率较多的一种重要的水解酶。截至2011年底,我国涉及淀粉酶的研究有98篇,占土壤酶研究总数的3.04%。

蔗糖酶又称转化酶(EC 3.2.1.26),主要水解蔗糖β-D-呋喃果糖苷,产生葡萄糖和果糖,对有机碳转化具有重要作用[10]。蔗糖酶是我国目前研究最为广泛的一种参与碳素循环的水解性土壤酶。在中国知网,以土壤酶和蔗糖酶为主题进行检索,发现我国关于土壤蔗糖酶的研究有916篇,占土壤酶研究总数的28.43%。

木聚糖酶(EC 3.2.1.8)是一种参与植物残体半纤维素水解的重要酶[11],我国尚未开展此方面的研究。

1.2 与氮循环有关的酶

土壤中参与氮素循环的常见水解酶有蛋白酶、几丁质酶和脲酶。蛋白酶(EC 3.4.21.24)能够分解含氮有机化合物为氨基酸,从而对土壤的氮素转化及作物的氮素营养起着重要的作用。蛋白酶包括阮酶(水解蛋白质)和肽酶(水解多肽)[7]。蛋白酶是我国土壤酶研究的热门种类之一;截至2011年年底,在中国知网上已经检索到的主题为土壤蛋白酶的文献就有525篇,占土壤酶研究文献总数的近1/5。

几丁质酶(EC 3.2.1.14)催化几丁质水解生成N-乙酰葡糖胺反应的酶,与有机碳和氮的转化密切相关。几丁质酶种类较多,主要分为内切几丁质酶(EC 3.2.1.14)和外几丁质酶两大类;而外几丁质酶又可以分为几丁二糖酶(EC 3.2.1.29)和β-乙酰氨基葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.23)[12]。目前国内外研究较多的土壤几丁质酶是β-乙酰氨基葡萄糖苷酶。国外对几丁质酶的研究较多[13,14,15],而我国对其研究起步晚,研究广度和深度均不足,从中国知网上仅检索到7篇相关文献。

土壤脲酶(EC 3.5.1.5)能水解尿素,生成二氧化碳和水,促使土壤有机氮向植物有效态的转化[7]。脲酶是我国研究的最为广泛且比较深入的一种与氮循环有关的水解酶。在中国知网上以土壤酶和脲酶为主题进行检索,发现1979—2011年,我国对脲酶的研究高达1 934篇,占土壤酶研究总数的60.02%。

1.3 与磷循环有关的酶

土壤中有机磷的转化主要依靠磷酸酶来完成。磷酸酶能水解土壤中有机磷化合物并生成能直接被植物吸收和利用的无机态磷,其活性可表征磷素的转化分解状况及其生态功能[5]。研究中常基于酶促反应的最适p H值,将磷酸酶分为酸性磷酸酶(p H值5~6)、中性磷酸酶(p H值7~8)和碱性磷酸酶(p H值8~10)3种。我国对磷酸酶的研究较为深入,利用中国知网主题检索可知,目前我国关于土壤磷酸酶的研究共有1 332篇,占土壤酶研究总数的41.34%。其中,酸性磷酸酶有322篇,中性磷酸酶有221篇,碱性磷酸酶有472篇。

1.4 与硫循环有关的酶

土壤硫基水解酶是参与土壤硫循环的重要水解酶类,它能酶促土壤有机硫化物转化为植物可吸收的无机态硫[16,17]。其中,最重要的一种水解酶是芳基硫酸酯酶(EC 3.1.6.1),它能通过水解土壤有机硫(酯硫)中的硫酯键(S-O)释放出无机硫[3],为植物提供硫素营养。随着硫素对土壤质量的重要性越来越被认可,我国学者逐渐展开了对土壤芳基硫酸酯酶的研究。在中国知网上以土壤酶和芳基硫酸酯酶为主题进行检索,发现研究文献有26篇,占土壤酶研究总数的

0.8%。

2 研究方法

2.1 测定方法的原则

由于土壤酶是具有催化作用的高分子蛋白质,其活性较为稳定且对环境变化灵敏,可以指示土壤生态系统的变化[18,19]。因此,如何快速准确地测定酶活性显得至关重要。但由于土壤酶易被矿物质和腐殖质吸附形成复合胶体,目前直接提取土壤酶还存在很大的难度。因此,目前国内外多通过向土壤中添加基质,依据酶促反应中释放的产物或消耗的基质质量的方法来确定酶活性的高低[20]。

2.2 测定方法的选择

2.2.1 与碳循环有关的酶。

目前我国学者多采用3,5-二硝基水杨酸比色法来测定纤维素酶、淀粉酶和蔗糖酶的活性[21,22,23,24,25]。土壤纤维素酶、淀粉酶和蔗糖酶的酶促基质分别是纤维素、淀粉和蔗糖,它们都属于还原糖。这些土壤酶与还原糖发生水解反应,水解的生成物可以与3,5-二硝基水杨酸生成有色化合物,然后比色测定酶活;酶活性单位以1 g土1 h反应生成的葡萄糖的毫克数来表示。该方法重现性较好且操作简便,使用频率很高。也有部分学者采用其他方法来测定蔗糖酶的活性,如张仕艳等[26]采用Hofmnm与Seegerer法,王莹等[27]采用磷钼酸比色法。

β-葡萄糖苷酶的测定方法主要有3种:一是Barush和Swiain法。它以水杨苷作底物,酶解产物用4-氨基安替比林作显色剂,使释放出来的水杨醇显色,再用分光光度法比色测定;二是荧光法。利用伞形酮(7-羟基香豆素)与4-甲基伞形酮具强烈荧光的特点,将它们衍生为无荧光的底物,以此测定;三是以对硝基酚-β-葡萄糖苷(p NPG)为底物进行酶解。底物水解后释放出来的配基对硝基苯酚可直接比色测定;我国学者多采用此法测定β-葡萄糖苷酶的活性[28,29]。

2.2.2 与氮循环有关的酶。

测定土壤蛋白酶的方法有3种:一是比色法。它以精胶、酪素以及某些肽类等作为基质,根据土壤中的蛋白质分解时释放出的氨基酸与其他物质(如铜盐蓝色络合物或茚三酮等)生成带色络合物;依溶液颜色深浅程度与氨基酸含量的关系,求出氨基酸量,以此来表示蛋白酶的活性。此法简单快捷,为我国多数学者使用。依据此原理,我国常见的测定蛋白酶活性的比色法有铜盐比色法[7]、茚三酮比色法[21]和福林酚比色法[30,31]。二是滴定法。用三氯化铁滴定,酶活性以白明胶分解单位数表示。三是粘度法。根据基质物理特性的变化等来量度酶活性。后2种方法的酶活性单位不能和比色法的结果相比较,故应用较少。

几丁质酶一般采用基质被水解后形成的还原糖含量的多少来定量活性。我国对几丁质酶活性的测定方法主要有2种:一是顾向阳和胡正嘉[32]向土壤中加入一定量的几丁质,作用一段时间后,测定N-乙酞葡萄搪胺的释放量来测出土壤几丁质酶活性;二是张鹏等[29]以人工合成的对硝基苯酚乙酰基氨基葡萄糖苷为底物,以对硝基苯酚的生成量来表示酶活性。

脲酶只能水解尿素,是一种极为专性的酞胺酶。我国测定土壤脲酶活性的方法主要是靛酚蓝比色法(又名苯酚钠比色法),即以尿素为底物进行培养比色,通过测定生成的氨量或未水解的尿素的量来求得酶活;此方法结果较为精确,重现性较好,应用率较高[26,33,34]。此外,我国还有部分学者采用氨释放量蒸馏滴定法[5,24]、扩散法[35]来测定脲酶活性。

2.2.3 与磷循环有关的酶。

我国学者测定磷酸酶活性时,用各种磷酸一酯作为基质,以酶促生成的有机基团量(如酚)或无机磷量(如P2O5)来计算酶活,常用的基质主要有磷酸苯二钠[36,37]。随着酶活性测定方法的不断改善,我国学者也积极采用最新研究方法。如耿玉清等[5]和陈彩虹等[24]采用对硝基苯磷酸盐法测定磷酸酶的活性。酸性磷酸酶、中性磷酸酶和碱性磷酸酶测定酶活性时依据的是缓冲液酸碱度不同。

2.2.4 与硫循环有关的酶。

有关芳基硫酸酯酶的研究,在我国没有受到应有的重视,而在国外研究较早且方法相对较成熟。因此,我国学者多借鉴国外的研究方法来测定芳基硫酸酯酶活性。如陆琴等[38]、唐玉姝等[39]和张玉兰等[40]按照Tabatabai[41]的方法,以对硝基苯硫酸钾溶液为底物,在37℃条件下培养1 h,加Ca Cl2溶液终止反应,生成的对硝基苯酚用Na OH溶液浸提,过滤后比色测定酶活。

3 研究展望

国际上测定土壤蔗糖酶、淀粉酶的方法和国内差别不大,即采用3,5-二硝基水杨酸比色法[42]。而土壤β-葡萄糖苷酶、纤维二糖酶、几丁质酶和磷酸酶活性的测定方法国内外相差较大。国际上多采用对硝基苯酚(p NP)法,分别以对硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷、对硝基苯酚吡喃纤维二糖糖苷、对硝基苯酚乙酰基氨基葡萄糖苷、对硝基苯磷酸二钠盐为底物,在恒温下培养一定时间后比色。酶活性用对硝基苯酚的生成量来表示。对硝基苯酚法操作简单,精确度较高,适合成批样品的测定,因此使用率很高[43,44,45]。

篇9：实验改进《影响酶活性的条件》

在实践中，部分学生由于对单一变量原则和对照实验设计方法理解不透彻，加上相应化学知识的不足，做实验时常常出现错误设计和推断，最终得出错误结论。

本文将列举常见的错误结论，结合单一变量原则和对照实验设计法进行探讨分析，针对性地提出改进方案。

一、常见的错误结论

错误1：由于前文分析了温度对过氧化氢分解有影响，所以学生选择用过氧化氢酶做探究pH的实验，但实验过后，学生得出了过氧化氢酶在碱性条件下比在酸性条件下的活性要高的结论。

分析：事实上，过氧化氢本身在碱性条件下分解的速率就很快，因为碱会催化其分解，所以得出的结论不科学。实验中违反了单一变量原则，酸碱处理成了干扰实验的无关变量。

错误2：用淀粉酶做探究温度的实验后，学生发现温度高并不会破坏酶的活性。

分析：得出这一结论是因为学生加入碘液后，在高温的试管中没有出现明显的蓝色反应。通过分析得知，高温破坏了淀粉的螺旋结构，使碘与淀粉的包容物不能形成，蓝色褪去。若降低温度，碘与淀粉的包容物形成，又可出现蓝色，但不同温度的显色时间也不相同。

错误3：用淀粉酶做探究pH的实验时，学生的结论是淀粉酶在碱性环境下仍有活性，在酸性环境下则失活。碘单质只有在酸性和中性条件下才能使淀粉变蓝，在强碱性条件下则不会。在强碱性条件下，碘分子可与NaOH 发生歧化反应：3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O，而这些碘的化合物不能与淀粉形成络合物，所以淀粉不会变蓝。

二、实验改进

鉴于上述现象，我对本实验进行了改进，两组实验均采用淀粉酶，这样可以使实验过程更简化。改进后的实验步骤如下。

1.温度对酶活性的影响

第一步，制作含可溶性淀粉的培养基（薄薄一层即可）三组，分为A、B、C。

第二步，将α-淀粉酶溶液分成三份，分别放进 60℃ 、100℃、0℃培养箱5分钟。

第三步，用滤纸制作3个大小相同的正方形，浸泡在不同温度处理的α-淀粉酶溶液中1分钟，将3个正方形小滤纸片分别平放在三个培养基表面。

第四步，将放有滤纸片的培养基分别在原对应温度下的培养箱中放置5分钟。

第五步，取出培养基和滤纸片，然后置于常温下，等培养皿降至常温时加入碘液，使其没过培养基。

实验结果：60℃下，滤纸片处理的区域无蓝色，其他部位及另外两组均呈蓝色。

实验结论：高温和低温都会影响酶的活性。

这一实验还可进一步检验：把原来的滤纸片再放回原来的培养基上，一段时间后，低温处理过的滤纸片的蓝色褪去。

2.pH对淀粉酶活性的影响

第一步，制作含可溶性淀粉的培养基（薄薄一层即可）。

第二步，用滤纸制作3个大小相同的正方形，分别浸泡在经过酸、碱和蒸馏水处理的淀粉酶中1分钟，然后将3个正方形小滤纸片平放在培养基表面，注意拉开一定距离。

第三步，将放有滤纸片的培养基放进60℃培养箱5分钟。

第四步，取出滤纸片，加入与5%HCl混合的碘液，没过培养基。

实验结果：蒸馏水处理组的小纸片覆盖区呈白色，培养基的其他部分均呈蓝色，包括酸和碱处理组小纸片覆盖的区域。

实验结论：蒸馏水处理组小纸片覆盖的区域不含淀粉，也就是说，滤纸片上淀粉酶保持活性将淀粉分解。而酸、 碱处理组滤纸片上的淀粉酶已失活，无法分解淀粉。因此可下结论：酸、碱环境对淀粉酶活性都有影响，使淀粉酶活性降低。

这两个实验还可以同时进行，在60℃培养箱中的培养皿中放置经过酸、碱和蒸馏水处理的淀粉酶中浸泡的3个正方形小滤纸片，可节省时间，使学生有更充分的时间进行分析、讨论和实验处理。

篇10：酶活性

大(狂鸟)消化系统蛋白水解酶种类和活性分析

采用蛋白水解酶复性电泳(G-PAGE)技术对大(狂鸟)(Buteo hemilasius)消化系统5种器官腺胃、胰脏、十二指肠、空肠、大肠蛋白水解酶的种类和性质进行了研究,以期为研究野生鸟类的分类地位、系统演化提供基础资料,结果表明,1受pH值的影响和制约,大(狂鸟)消化系统蛋白水解酶的活性在碱性、中性与酸性条件下递减;2在酸性条件下,45 ku蛋白水解酶存在于除腺胃外的各受检器官;3pH 7.0时,腺胃、胰脏酶谱相似,均含有68、35、34、20 ku的蛋白水解酶;4pH 8.0时,空肠和十二指肠的蛋白水解酶种类最多、活性最强,分别检出8种和7种蛋白水解酶.总之,pH值对蛋白水解酶的活性有明显的.制约作用,46、41ku蛋白水解酶随着pH值的增高而失去活性,为酸性蛋白水解酶,250、206、45 ku蛋白水解酶随着pH值的增高活性逐渐增强,为碱性蛋白水解酶.十二指肠和空肠的蛋白水解酶种类多、活性强,可能为蛋白质消化的主要场所.

作 者：牛红星 卜艳珍 王艳梅 姬生栋 余燕 卢全伟 徐存拴 NIU Hong-Xing BU Yan-Zhen WANG Yan-Mei JI Sheng-Dong YU Yan LU Quan-Wei XU Cun-Shuan 作者单位：河南师范大学生命科学学院,新乡,453007刊 名：动物学杂志 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ZOOLOGY年，卷(期)：41(3)分类号：Q955关键词：蛋白水解酶 活性电泳(G-PAGE) 消化系统 大(狂鸟)

篇11：酶活性

土壤磁处理对小麦酶活性的影响及其健康质量指示

应用室外盆栽试验的方法,通过分析生物磁效应,研究了磁处理土壤对小麦出苗后硝酸还原酶(NR)、过氧化氢酶(CAT)和吲哚乙酸氧化酶(IAA)活性的.影响及对土壤健康质量的影响与指示.结果表明,磁处理土壤由于提高了出苗后小麦的硝酸还原酶以及根、叶的过氧化氢酶活性,降低了小麦根、叶的吲哚乙酸氧化酶活性,进而指示土壤磁处理后其健康质量得到了一定程度的改善.

作 者：顾继光 周启星 作者单位：中国科学院沈阳应用生态研究所,中国科学院陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016刊 名：应用基础与工程科学学报 ISTIC EI英文刊名：JOURNAL OF BASIC SCIENCE AND ENGINEERING年，卷(期)：11(1)分类号：X17关键词：土壤健康质量 土壤磁处理 酶活性 生物学指示