模拟生理pH溶液中稀土La<'3+>与过氧化氢酶相互作用的光谱电化学

• 作 者: 周慧
• 机 构: 南京师范大学
• 出 处: 南京师范大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 过氧化氢酶 镧离子 过氧化氢 电催化活性 构象

稀土微肥在农业上的应用,为我国科学家首创。大量研究结果表明,稀土离子进入植物体后,能影响植物保护酶,过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）的性能。但其化学机理尚不清楚,这方面的研究也较少。其主要原因是由于这些酶具有高化学活性、结构复杂性、构象易变性等特点,因此,研究较难。本论文选取CAT中常研究的牛肝CAT与轻稀土离子镧(La³⁺)为研究对象,用荧光光谱（FL）、圆二色谱（CD）、原子力显微镜（AFM）、透射电镜（TEM）以及电化学方法,研究模拟生理pH溶液中,La³⁺对CAT电化学性能、生物电催化活性和构象的影响及作用机制,为进一步揭示稀土离子与植物保护酶的相互作用机理提供参考。得到的主要结论如下:（1）在固定在多壁碳纳米管（MWCNTs）修饰的玻碳（GC）电极上的CAT的循环伏安曲线中,有一对明显的、几乎对称的氧化还原峰,表明固定的CAT能进行直接的准可逆的电化学反应,表观式量电位（E⁰′）为-0.456V。E⁰′与溶液pH的关系表明,CAT的直接电化学反应是包括一电子和一质子的电极过程。另外,固定在MWCNTs/GC电极表面的CAT能保持其对H₂O₂还原的生物电催化活性。（2）在固定在用纳米金胶（nanoAu）、半胱氨酸（Cys）修饰的修饰GC电极上的CAT循环伏安曲线中,有一对明显的、几乎对称的氧化还原峰,表明固定的CAT能进行直接的准可逆的电化学反应,E⁰′为-0.463V。E⁰′与溶液pH的关系表明,CAT的直接电化学反应是包括一电子和一质子的电极过程。另外,固定的CAT能保持其对H₂O₂还原的生物电催化活性。（3）低浓度La³⁺可导致CAT肽链有序构象的增多,活性中心暴露程度增加,因此,促进了CAT的直接电化学反应和增加其对H₂O₂还原的生物电催化活性。高浓度的La³⁺可以通过与CAT肽链中O或N发生强烈的相互作用,导致CAT肽链的生物有序构象显著减少,活性中心暴露程度下降,从而抑制了CAT的直接电电化学反应和降低了对H₂O₂还原的生物电催化活性。