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氢酶是微生物氢代谢过程中的关键酶,它催化分子氢的氧化与质子还原(H2←→2H++2e-).对氢酶的研究不仅可以揭示微生物的生理代谢规律,而且对探索和利用微生物制取燃料氢有重要意义.产酸克雷伯氏菌HP1(KlebsiellaoxytocaHP1)是一株放氢活性较高的菌株,其培养条件简单粗放,培养周期短,可以大规模发酵培养,菌体产量高.本研究对K.oxytocaHP1的可溶性氢酶进行分离提纯,并分析了影响可溶性氢酶放氢活性的条件,为进一步研究该氢酶的结构与催化机理奠定了良好的基础.
取菌泥20g悬浮于Tris-HCl缓冲液(30mmol/L,pH8.0)中.菌悬液经超声波处理(400W,破碎35s/次,间歇15s/次,共60次),高速离心(8,000×g,15min)和超速离心(100,000×g,30min)后得到氢酶的粗提液.粗提液经过20%硫酸铵和60%硫酸铵分部沉淀后,酶被提纯了1.93倍.初步纯化酶液经过SephadexG-25脱盐并超滤浓缩后,过DEAE-SepharoseF.F.柱,采用连续梯度洗脱(0~0.4mol/LNaCl).收集含可溶性氢酶的洗脱液,经过浓缩后,过SephacrylS-200柱.收集含可溶性氢酶活性的组份,再经过浓缩脱盐后,过TSK-DEAE柱,采用分部洗脱,用含有0.3mol/LNaCl的Tris-HCl缓冲液(pH8.0)沈脱氢酶.经过3次柱层析分离纯化后,氢酶被纯化约200倍,得率为15.3%,氢酶的放氢活性为17.68μmolH2/min·mgprot.
K.oxytocaHP1可溶性氢酶催化放氢的最适温度为30℃,当温度超过65℃时,氢酶很快失活.氢酶催化的最适pH值为7.5,在pH5.0~7.5范围内,氢酶的活性随着pH值的升高而增加,在pH7.5~10.0范围内,氢酶的活性随着pH值的增加而降低.氧对氢酶活性有较大的影响,在用纯氧饱和的缓冲液中,氢酶催化活性在3h内失活50%以上.不同电子载体对氢酶的放氢活性有较大影响,甲基紫晶(MV)是氢酶催化放氢的最适人工电子载体.