过氧化氢酶及其模拟酶的电化学研究

摘要

用电化学方法研究氧化还原蛋白质的电子传递机理及催化底物的反应过程，一方面可以模拟生物体系电子传递机理和代谢过程，测定反应的动力学参数；另一方面，结合生物反应的特异性和电分析方法的灵敏性及实时检测性，制备生物电化学传感器，为生物物质的检测提供强有力的手段。因此生物电化学是目前研究的热点之一。 本文从生物亲和性考虑，设计和修饰电极表面。采用琼脂糖凝胶包埋法制作过氧化氢酶修饰电极，并探讨过氧化氢酶的直接电化学性质及其电催化特性：琼脂糖水凝胶能将酶牢固地固定在电极表面，并与酶之间存在相互作用，降低酶构象的折叠自由能，从而加速酶与电极之间的电子传递。蛋白质的式电势都随溶液pH的增加而负移且呈线性关系，表明电子传递过程伴随着质子转移。这种氧化还原玻尔效应反应了酶结构与功能的关系。紫外-可见光谱和电镜扫描显示：在琼脂糖凝胶中酶保持原始构象，有机溶剂并没有较大地影响酶的构象及其催化功能。通过过氧化氢酶与纯血红素的光谱对比可知，过氧化氢酶中的血红素辅基并没有从蛋白空腔中脱落出来。而包埋在琼脂糖中的过氧化氢酶可以与电极发生直接电子传递，且能催化还原过氧化物(过氧化氢、氢过氧化异丙基苯、氢过氧化叔丁基、过氧化丁酮)，可用于这些物质的定量检测。用琼脂糖固定化血红素模拟过氧化氢酶，也得到相似的结果。说明琼脂糖水凝胶中含水空腔在保持蛋白质构象和活性诸方面起了重要的作用，为制各有机相酶电极提供新的固定化材料。

目录

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第一章绪 论

§1.1生物传感器

1.1.1生物传感器的发展

1.1.2生物传感器的分类

1.1.3电化学生物传感器

§1.2酶生物电极传感器

1.2.1酶电极的分类

1.2.2酶的固定

1.2.3酶生物传感器的应用

§1.3过氧化氢酶的研究现状

1.3.1过氧化氢酶的类型划分

1.3.2 Cat的结构特点和功能

1.3.3过氧化氢酶的电化学研究

1.3.4过氧化氢酶的的应用现状

§1.4选题思路和设计

参考文献

第二章过氧化氢酶在琼脂糖膜中的电化学行为

§2.1引言

§2.2实验内容

2.2.1仪器和试剂

2.2.2过氧化氢酶—琼脂膜修饰玻碳电极的制备

2.2.3实验方法

§2.3结果与讨论

2.3.1过氧化氢酶的表征

2.3.2 Cat的电化学性质

2.3.3电催化性质

§2.4结论

参考文献

第三章血红素模拟过氧化氢酶电化学行为研究

§3.1引言

§3.2实验部分

3.2.1仪器和试剂

3.2.2实验方法

§3.3结果与讨论

3.3.1紫外可见光谱

3.3.2直接电化学

3.3.3电催化性质

§3.4结论

参考文献

结 论

附 录

致 谢