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药物分析:常用定量分析法与应用——酶法

酶法通常包括两种类型:一种是以酶为分析对象的分析,这就是通常所说的“酶活力测定法”;另一种是以酶为分析工具或分析试剂的分析,一般可称为“酶分析法”。前者的目的在于测定样品中某种酶的含量或活性;后者则主要用酶作试剂测定样品中酶以外的其它物质的含量。二者检测的对象虽有所不同,但原理和方法都是以酶能专一而


  (2)连续测定法
  1)紫外-可见分光光度法:这是根据产物和底物在某一波长或波段上,有明显的特征吸收差别而建立起来的连续检测方法。
吸收度测定应用的范围很广,几乎所有氧化还原酶都可用此法测定。例如,脱氢酶的辅酶NAD(P)H在340nm有吸收高峰,而其氧化型则无;细胞色素氧化酶的底物为细胞色素C,该物质在还原态时,在550nm的摩尔吸收系数为2.18×104,而氧化型为0.80×104,故可利用这种吸收度差别来进行测定。
  吸收度测定法的特点是灵敏度高(可检测到10-9摩尔水平的变化)、简便易行,测定一般可在较短的时间内完成。
2)荧光分析法:它的原理是,如果酶反应的底物与产物之一具有荧光,那么荧光变化的速度可代表酶反应速度。
  应用此法测定的酶反应有两类:一是脱氢酶等反应,它们的底物本身在酶反应过程中有荧光变化,例如NAD(P)H的中性溶液发强的蓝白色荧光(460nm),而NAD(P)+则无。另一类是利用荧光源底物的酶反应,例如可用二丁酰荧光素测定脂肪酶,二丁酰荧光素不发荧光,但水解后释放荧光素。荧光分析法测得的酶活性水平通常以单位时间内荧光强度的变化(AF/At)表示。荧光测定法的主要缺点是,荧光读数与浓度间没有确切的比例关系,而且常因测定条件如温度、散射、仪器等而不同,所以如果要将酶活性以确定的单位表示时,首先要制备校正曲线,根据这曲线再进行定量。
  荧光分析法的优点是灵敏度极高,它比光吸收测定法还要高2~3个数量级,因此特别适于酶量或底物量极低时的快速分析。
  3)旋光度法:某些酶反应过程常伴随着旋光变化,在没有其它更好的方法可用时,可考虑用旋光度测定法。
  4)酶偶联测定法:所谓酶偶联法是应用过量、高度专一的“偶联工具酶”,使被测酶反应能继续进行到某一可直接、连续、简便、准确测定阶段的方法。以和光学检测法相偶联的分析法为例:
  ①被测酶反应的产物是某脱氢酶的底物。在这种情况下,可向反应测定系统中加入足够量的相应的脱氢酶和辅酶,使反应继续进行,然后通过NAD(P)H特征吸收变化而加以测定。例如,己糖激酶(HK)的测定就可在过量的葡萄糖-6-磷酸(G-6-P)脱氢酶 (G6PDH)和NADP+存在的条件下进行:
   (反应式)
  大约有50种左右的脱氢酶可以利用NAD+和NADH,20多种脱氢酶能利用NADP+和NADPH用作偶联指示酶。
有些情况下,被测反应不能直接和上述脱氢酶反应连起来,此时可再插入一个起联结作用的辅助酶反应。例如为了测定肌激酶就可用这样的系统:
  (反应式)被测反应
  其中PEP、Pry和L分别代表磷酸烯醇丙酮酸、丙酮酸和乳酸;AMP、ADP和ATP分别为一磷酸、二磷酸和三磷酸腺苷。
②被测反应物和其他有光学性质改变的酶反应偶联。 如腺苷酸脱氨酶在催化AMP脱氨过程中对265nm的光伴随有吸收度的降低,此酶专一于AMP,不作用ADP和ATP,因此在测定某些合成酶或激酶反应时,它可用作偶联指示酶;肌激酶的测定也可被利用:
  应用酶偶联测定法最重要的是加入的偶联工具酶应该高度纯净、专一而且过量,使测得的反应速度和酶浓度间有线性关系。至于偶联指示  酶的用量一般应为被测酶的100倍左右。
  5)其他:其他检测法有电化学测定法;离子选择性电极测定法适用于产酸反应中pH变化的测定;放射化学法的特点是灵敏度极高,可直接用于酶活性测定,缺点是操作繁而费时。
  4.测定过程中应注意的问题
  (1)产物的测定:和一般化学反应一样,酶反应速度可用单位时间内反应物(底物)的减少或产物的增加来表示:
  其中s和p分别代表底物或产物浓度,t为时间。一般情况下,产物和底物的改变量是一致的。但是由于反应系统中使用的底物往往是足够过量的,而反应时间通常又很短,底物的减少量仅为总量的很小的百分数,因此测定不易准确;反之,产物从无到有,只要测定方法灵敏,准确度可以很高,故以分析产物为好。
  (2)反应速度的测定:反应速度可以单位时间内底物的变化量表示。如果将测得的产物或底物变化量对时间作图,可获得“酶反应进程曲线”,这条曲线的斜率就代表酶反应速度。
  大多数酶的反应进程曲线表明,在酶反应的最初阶段里,底物或产物的变化量一般随反应时间而线性地增加,反应速度恒定;但是反应时间延长,这条曲线会逐渐地弯曲下来,斜率发生改变,反应速度下降。其原因是,底物浓度在下降,产物在增加,逆反应从无到有逐渐变得显著起来;同时酸、碱、热等也在慢慢地使酶失效。因此,这种情况下测得的反应速度已是一种表观的、多种因素影响下的综合结果,不能代表酶的真正活性。真正能代表酶催化活性的是反应初始阶段的速度,即反应初速度。
  要求得初速度,一般先要给一条酶反应进程曲线,并取其直线线段的斜率代表酶反应初速度;如果这条直线线性不明显,那末就应沿曲线的最初部分画出通过零点或外推到零点的切线,并以这条切线构成的斜率代表酶反应初速度。
  进程曲线可以通过连续测定得到,也可通过在间隔时间取样测定绘制,它至少应由三个时间点组成;零时点、适当选择的时间间隔(取决于具体的反应和测定方法)以及二倍于这个间隔的点。并且要求在这种时间范围内反应量不超过底物总量的20%。
  (3)测定要达到的要求:酶活力测定的目的,就是要通过酶反应速度的测定,求得酶的浓度或含量,因此,测得的反应速度必须和酶浓度间有线性的比例关系,这也是检验酶反应和测定系统是否适宜、正确的标准。 医学全在线网站www.lindalemus.com
  要达到上述测定要求,最基本的是必须测定反应初速度。图可以很好地说明二者的关系,(a)是在不同酶浓度条件下得到的反应进程曲线,可见酶浓度不同,反应速度下降的先后、快慢各不相同;如果将这些曲线在不同时间测得的反应速度相对酶浓度作图,就可得到    (b)所示的酶浓度曲线,可见只有在反应时间to测得的反应速度和酶浓度间具有合乎要求的线性比例关系;而在t1和t2(t2〉t1>to)得到的结果则不一定这样,反应时间越长,这种偏离也越大。
(图13酶反应进程曲线与酶浓度曲线的关系)
  所以在通常的酶活力测定时,总要先制备两条曲线:酶反应进程曲线和酶浓度曲线。从前者求得反应初速度,根据初速度绘制酶浓度曲线,并通过后者来检验酶反应测定系统是否适宜。

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