(二)酶分析法
酶分析法是一种以酶为分析工具(或试剂)的分析方法。分析的对象可以是酶的底物、辅酶活化剂甚至酶的抑制剂。在进行这类分析时,先要根据分析对象选择适宜的“工具酶”,然后再通过酶反应的测定,并借助相应的校正曲线来测定它们的浓度或含量。在上述几种检测对象中,除了底物可以采用总变量分析法外,其他都只能用动力学分析法。
1.动力学分析法这种分析法的原理是:通过条件控制,分别使底物、辅酶活化剂或抑制剂的浓度在酶反应中起决定反应速度的主导作用,这时酶反应速度和上述相应因素的浓度间将具有确定的比例关系,这样测定酶反应的速度就可求出它们的浓度。酶分析法采用的条件和酶活力测定法的条件基本相同,但其所用的酶量必须一定.被测物以外的其他反应成分均须保证处于恒定和最适。以下分别简述各种物质测定应注意的问题。
(1)被测物是酶的底物:当底物浓度[S]〈km时,酶反应相对底物而言具有一级反应性态,即酶反应速度与底物浓度成正比,u=k·[S],因此测定酶反应速度可以得知其浓度。
(2)被测物是辅酶:需要NAD(P)、coA之类辅酶的反应可看作是双底物反应,这些辅酶可看作是底物之一。当另一类底物浓度足够高时,反应变为单底物反应;那么反应速度将与其成正比。以CoA的测定为例,它是α-酮戊二酸脱氢酶的辅酶:
此反应可通过340nm吸收度的变化来测定,当另外二种底物处于足够高的浓度时,反应速度与CoA的浓度成正比。
(3)被测物为活化剂:当其他条件最适且一定时,活化剂在低浓度范围内,酶反应速度随活化剂浓度增大而升高,并在一定范围内具有线性比例关系。但是用动力学方法测定时有两个问题应注意:①活化剂浓度超过一定水平后常导致抑制;②对于某一种酶,相似的离子往往也能表现出活化作用,因此测定不专一,易受到干扰。
(4)被测物是抑制剂:不可逆抑制剂对酶反应产生的抑制程度随抑制剂浓度呈线性增加,而且酶反应的最终抑制程度由抑制剂的绝对量决定;可逆抑制剂在底物浓度一定时,在低的抑制剂浓度范围内,酶反应速度随抑制剂浓度升高呈线性降低。因此均可以用动力学方法测定,而且测定往往极为灵敏。例如,胆碱酯酶能用于检测10-l0g水平的有机磷化合物。这种测定应注意的是:某些抑制剂能抑制多 种酶;而有些酶能被几种相似的抑制剂所控制,因而如果“工具酶”选择不当,就易受到干扰。
对酶分析法来说,在建立了适宜的反应和测定系统后,还必须制备一条酶反应速度相对于相应的被测物浓度的标准曲线,以便对未知样品的量进行检测。值得强调的是,在测定未知样品时,所采用的反应、测定系统和制备标准曲线时所用的系统应完全相同,而且待测样品的浓度还应控制在这一曲线范围以内。
2.总变量分析法又称为平衡法或终点法。这是根据被测物质的性质,选择适宜的分析工具酶对该物质进行作用,然后在反应完成后,借助物理化学方法测出其总变化量,并参考反应的平衡点,计算出被测物的实际含量或浓度的一种分析方法。仅适用于底物物质的测定,应用时应考虑工具酶的用量与反应的平衡点。
终点法要获得好的测定结果,重要条件是:①被测底物的浓度应很小,并控制反应于1级反应水平。因为这样可以使反应速度达到平衡点;防止过多的产物生成,避免逆反应。②其它因素应尽量处于最适水平,双底物反应的另一底物应具有足够高的浓度。③酶的用量要高,以保证反应较快地达到终点。
酶比较昂贵,因此有一个适宜的用量问题。一般而言,工具酶用量可控制在1~2 km单位(U/m1)左右。而终点法的测定时间多控制在2~10min。
(三)酶分析法应用示例
示例一 胰蛋白酶效价测定
本品系自牛、羊、猪的膜中提取的蛋白水解酶。按干燥品计算,每1mg的效价不得少于2500单位。
胰蛋白酶能专一地作用于赖氨酸、精氨酸等碱性氨基酸的羧基组成的肽键,酰胺键及酯键,其水解速率为酶键〉酰胺键>肽键。也可水解间位经基苯甲酸酶及脂肪酸酶,以及变性蛋白如酶蛋白、血红蛋白。因此可选用酪蛋白或含有碱性氨基酸的酰胺、酶等作为底物测定其酶活力。因酶蛋白可被很多蛋白水解酶水解,缺乏专一性,故目前均采用专属性较离的N-苯甲酰酰-L精氨酸乙酯(BAEE)作为本品的底物。
供试品溶液的制备 精密称取本品适量,用0.001mol/L盐酸液溶解并制成每1m1中含50~60胰蛋白酶单位的溶液。
底物溶液的制备取N-苯甲酰-L精氨酸乙酯盐酸盐85.7mg,加水溶解使成100ml,作为底物原液;精密量取10ml,用磷酸盐缓冲液(取0.067mmol/L磷酸二氢钾溶液13ml与0.067mol/L磷酸氢二钠溶液87ml混合,pH7.6)稀释成100ml,恒温于25.0±0.5℃,在253nm波长处,以水做空白,测定吸收度,必要时可用磷酸盐缓冲液(pH7.6)或上述底物原液调节,使吸收度在0.575~0.585之间,作为底物溶液。底物溶液应在制成2h内使用。
测定法取底物溶液3.0ml与0.001mOl/L盐酸液0.2ml,混匀,作为空白。另取供试品溶液0.2ml与底物溶液(预热至25±0.5℃) 3.0m1,立即计时并摇匀,比色池内的温度应保持在25士0.5℃,在253nm波长处,每隔30s读取吸收度,共5min。以吸收度为纵坐标,时间为横坐标,作图;每30s吸收度的改变应恒定在0.015~0.018之间,呈线性关系的时间不得少于3min。若不符合上述要求,应调整供试品溶液的浓度,重新测定。在上述吸收度对时间的关系图中,取呈直线部分上的吸收度,按下式计算:
(公式)
式中P:为每1mg胰蛋白酶供试品中含胰蛋白酶的单位数;A1为直线上终止的吸收度;A2为直线上开始的吸收度;T为A1至A2读数的时间(min);W为测定液中含供试品的mg数;0.003为在上述条件下,吸收度每分钟改变0.003,即相当于1个胰蛋白酶单位。
影响效价测定的因素
(1)酶浓度:在固定底物浓度、反应温度、pH等条件下,调整反应液的酶浓度是效价测定的关键,酶浓度过高或过低都不能使反应速率保持恒定,最佳的测定浓度为50~60IU/ml。
(2)温度:温度变化对酶促反应速率较敏感,温度每升高1℃,活力单位约增高5%,反之,则下降。为准确控制反应温度,除调节水浴 温度或室温外,由于在测定时受仪器散热和光照等影响,故必须随时测量比色池内反应物的温度,以保证测定结果的准确性。
(3)底物:因BAEE酶键易水解,其水溶液不稳定,故该底物溶液应在配制后3h内使用BAEE底物测定本品酶活力,操作简便,准确度高,RSD一般可控制在5%以下。
示例二 胃蛋白酶的活力测定[3]
本品系自猪、羊或牛的胃粘膜中提取的胃蛋白酶,具有催化蛋白质水解的能力。在实验条件下,胃蛋白酶催化血红蛋白水解生成不被三氯醋酸所沉淀的氨基酸。利用水解产物中芳香氨基酸如苯丙氨酸、酶氨酸和色氨酸有紫外吸收,用紫外分光光度法直接测定,并计算出本品的酶活力。每1g检品中含蛋白酶活力不得少于 3800单位。
对照品溶液的制备 精密称取经105℃干燥至恒重的酪氨酸适量,加盐酸溶液(取1mol/L盐酸溶液65时,加水至1000ml)制成每1ml中含0.5mg的溶液。 医学.全在线www.lindalemus.com
供试品溶液的制备 取本品适量,精密称定,用上述盐酸溶液制成每1ml中约含0.2~0.4单位的溶液。
测定法取试管6支,其中3支各精密加入对照品溶液1时,另3支各精密加入供试品溶液1ml,置37土0.5℃水浴中,保温5min,精密加入预热至37± 0.5℃的血红蛋白试液5ml,摇匀,并精确计时,在37土0.5℃水浴中反应10min。立即精密加入5%三氯醋酸溶液5ml,摇匀,滤过,取续滤液备用。另取试管2支,各精密加入血红蛋白试液5ml,置37±0.5℃水浴中保温10min,再精密加入5%三氯醋酸溶液5ml,其中1支加供试品溶液 1ml,另1支加上述盐酸溶液1ml,摇匀,滤过,取续滤液,分别作为供试品和对照品的空白对照,照分光光度法,在275nm的波长处测定吸收度,算出平均值As和A,按下式计算:
(公式)
式中:Ws为1ml对照品溶液中含酶氨酸的量(μg); W为供试品取样量(g); n为供试品的稀释倍数;A,As分别为对照品溶液及供试品溶液吸收度的平均值;181.19为酪氨酸的分子量。
在上述条件下,每分钟能催化水解血红蛋白生成1μmol酶氨酸的酶量,为一个蛋白酶活力单位。
本法是通过酶促反应动力学和正交试验研究,确定酶和作用物的浓度、反应时间、温度和pH等最佳反应条件而建立的,具有灵敏度高、操作简便等优点。测定时,滤液须澄清,否则将影响结果的准确度及精密度。
影响效价测定的因素