（59頁）摘要
本課題以我國兩種代表性土壤膠體和主要土壤粘粒礦物為材料，選取在土
機(jī)磷分解中起催化作用的酸性磷酸酶，運(yùn)用等溫平衡吸附法、熒光光譜、圓
和微量熱等方法探討了酶在土壤膠體和礦物表面的吸附機(jī)理、固定態(tài)酶的酶
學(xué)特性、穩(wěn)定性以及熱力學(xué)特性等，為深入闡明土壤固相表面酶的特征、活
討土壤組分相互作用機(jī)制，利用固定態(tài)酶調(diào)節(jié)土壤肥力和進(jìn)行污染環(huán)境修復(fù)
學(xué)依據(jù)。獲得的主要結(jié)果有:
1.酶在不同土壤膠體和礦物表面的吸附均是自發(fā)過程，△Had，>0，△sads>O
吸附是嫡驅(qū)動(dòng)的吸熱嫡增過程。據(jù)△Gads的絕對(duì)值比較，去有機(jī)質(zhì)膠體>含有
體，紅壤>棕壤，針鐵礦>高嶺石>蒙脫石，意味著酶在去有機(jī)質(zhì)和紅壤膠體
有更強(qiáng)的吸附趨勢(shì)。酶在含有機(jī)質(zhì)土壤膠體表面受到的靜電排斥和疏水作用更
烈，吸收的熱量更多。
2.游離酶以及從紅壤、含有機(jī)質(zhì)棕壤膠體、針鐵礦、高嶺石印H7.0)表面
酶在336nm處熒光發(fā)射最強(qiáng)，而從去有機(jī)質(zhì)棕壤膠體、蒙脫石以及高嶺石(P
表面解吸的酶熒光發(fā)射峰位則發(fā)生了3nm藍(lán)移。解吸態(tài)酶熒光強(qiáng)度和峰位的變
味著酶分子內(nèi)部生色基團(tuán)色氨酸和酪氨酸殘基所處微環(huán)境極性發(fā)生了改變。
3.吸附/解吸過程導(dǎo)致磷酸酶分子由無規(guī)卷曲向有序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，a一螺旋和p一
構(gòu)含量增加。酶在含有機(jī)質(zhì)棕壤膠體表面較去有機(jī)質(zhì)棕壤膠體表面保留了更高
序結(jié)構(gòu)，而在紅壤膠體中則以去有機(jī)質(zhì)膠體表面的有序結(jié)構(gòu)略高。固定在蒙脫
針鐵礦表面的酶，無規(guī)卷曲更多地轉(zhuǎn)化為a一螺旋。與高嶺石作用后的磷酸酶，在
時(shí)p一轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲減少而p一折疊增加，在pH7.0時(shí)p一結(jié)構(gòu)均略有增加。
4.固定改變了酶與底物的親和力，高嶺石一酶復(fù)合體與底物的親和力較游
其它固定態(tài)酶的高(Km值最小)。固定態(tài)酶的Vmax小于游離酶，且紅壤膠體>
體，含有機(jī)質(zhì)棕壤膠體>去有機(jī)質(zhì)棕壤膠體，而對(duì)紅壤，則是去有機(jī)質(zhì)膠體
機(jī)質(zhì)膠體。微量熱測(cè)定顯示游離酶催化反應(yīng)放熱的熱量最多為一13.8Jg一’。固
的放熱量，紅壤體系C10.3一11.0Jg-’)>棕壤體系C6.8一9.9Jg一’)，去有機(jī)
亡”一n.oJg一’)>含有機(jī)質(zhì)體系C6.8一10.3Jg一’)。針鐵礦體系中酶的vm
13.68四dmg‘，min一，，放熱量為一13.6Jg一，，分別大于蒙脫石和高嶺石體系
vmax值(0.96一9.52卜啪1mg一’min-’)和放熱量侖4.9一一2.7Jg一，)。
5.固定在含有機(jī)質(zhì)棕壤膠體表面的磷酸酶較去有機(jī)質(zhì)棕壤膠體表面的酶
白酶K的水解，而對(duì)紅壤膠體體系而言，則是去有機(jī)質(zhì)膠體表面的酶更抗水解
有機(jī)質(zhì)和鐵氧化物的存在對(duì)酶活性的保留具有促進(jìn)作用。針鐵礦固定的酶穩(wěn)
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2007屆碩士學(xué)位論文
強(qiáng)，蒙脫石次之，高嶺石固定的酶穩(wěn)定性最弱，體系pH7.O時(shí)其對(duì)水解作用更為敏感
6.首次運(yùn)用微量熱技術(shù)測(cè)定了不同礦物表面固定態(tài)酸性磷酸酶被蛋白酶K水
的熱效應(yīng)，與酶穩(wěn)定性的測(cè)定結(jié)果一致:酶被膠體礦物固定后抗水解能力增強(qiáng)，
且以針鐵礦表面的酶抗性最強(qiáng)C267.5間，蒙脫石表面的酶其次卜338.9間，而高
石表面的酶分子對(duì)水解作用較為敏感亡430.1閏)。
關(guān)鍵詞:酸性磷酸酶，土壤膠體，粘土礦物，吸附熱力學(xué)，熒光光譜，圓二色譜，
米氏方程，水解穩(wěn)定性，微量熱
目錄
摘要.......................................................................................
AbStract....................................................................................
1前言...……，.........................................................................
1.1酶在礦物表面吸附固定的有關(guān)機(jī)理............................
1.1.1陽離子交換...........................................................
1.1.2庫侖力...................................................................
1.1.3疏水力和范德華引力...........................................
1.1.4專性吸附作用.......................................................
1.2膠體礦物對(duì)酶活性及穩(wěn)定性的影響.............................
1.3膠體礦物對(duì)酶促動(dòng)力學(xué)特性的影響.............................
1.4儀器分析技術(shù)在蛋白質(zhì)研究中的應(yīng)用.........................
1.4.1熒光光譜.，.............................................................
1.4.2圓二色譜.，....................……，..................................
1.4.3微量熱技術(shù)...........................................................
2材料與方法...........................................................................
2.1酶試劑..........................……，...........................................
2.2土壤膠體和粘粒礦物的制備........................................
2.3供試土壤膠體和粘粒礦物的基本性質(zhì)測(cè)定................
2.4酸性磷酸酶在土壤膠體和礦物表面吸附熱力學(xué)測(cè)定
2.5游離態(tài)和解吸態(tài)酶熒光發(fā)射光譜分析........................
2.6游離態(tài)和解吸態(tài)酶圓二色譜的測(cè)定..................……，...
2.7固定態(tài)酸性磷酸酶活性分析.........................................
2.7.1土壤膠體一酶復(fù)合體的制備...............................
2.7.2酶促動(dòng)力學(xué)...........................................................
2.7.3游離和固定態(tài)磷酸酶水解穩(wěn)定性的測(cè)定......……
2.8等溫滴定量熱法(ITC)測(cè)定固定態(tài)酶活性和穩(wěn)定性...
2.8.1實(shí)驗(yàn)原理..............................................................
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2007屆碩士學(xué)位論文
2.8.2酶活性測(cè)定...................................................................
2.8.3酶穩(wěn)定性測(cè)定..............................................................
3結(jié)果與分析..................................................................................
3.1土壤膠體和粘粒礦物的基本性質(zhì).........................................
3.2酸性磷酸酶在土壤膠體和礦物表面吸附熱力學(xué)分析.....