电场对α-淀粉酶二级结构和酶活性的影响及其时间效应

论文摘要

电场生物效应经过几十年的研究,宏观生物效应及应用方面取得了巨大的成功。电场作用于生物系统的什么成分,特别是电场对生物体处理的原初作用机理目前了解较少,电场生物效应的研究缺乏理论指导,这在一定程度上制约了目前电场生物效应的开发研究。酶在生命活动中,扮演着极其重要的角色。酶蛋白的空间结构对酶的功能至关重要。α—淀粉酶广泛分布于动物、植物和微生物中,是一种重要的淀粉水解酶。本文以α—淀粉酶为研究对象,利用傅里叶变换红外光谱技术研究不同电场处理对α—淀粉酶二级结构的影响,分两次测定第一天及第七天电场对酶活性的影响。实验研究结果表明：1.不同强度电场作用于α—淀粉酶5min和10min后,无规卷曲结构含量显著下降,β-折叠结构含量显著增加,其它二级结构含量没有显著性变化。酶活性显著增加。无规卷曲结构有向β—折叠结构转化的趋势,即淀粉酶二级结构有序化增加。2.经不同强度电场处理5min和10min后的α-淀粉酶放置第七天,二级结构含量与对照相比没有显著变化,酶活性与对照相比也没有显著变化。即电场处理所发生的效果趋于消失。3.α—淀粉酶是一种含α-螺旋结构较多的蛋白质。电场处理使无规卷曲含量降低,促使无规卷曲向β—折叠结构转化。电场处理使α—淀粉酶活性增加,这与其β—折叠含量增加存在一定的相关性4.50Hz正弦波电场作用于α—淀粉酶,电场长时间作用较短时间作用更容易对α-淀粉酶产生明显的影响。5.α—淀粉酶活性中心位于β—折叠结构上,β-折叠的多寡与α-淀粉酶活性存在相关性。研究结果为阐明酶蛋白分子结构与功能之间的关系,解释外电场对生物体的作用机理提供了实验基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电场对植物效应的研究现状
• 1.1.1 静电场对植物的生物学效应
• 1.1.1.1 静电场对种子萌发的生物学效应
• 1.1.1.2 静电场对植物愈伤组织诱导和增殖的影响
• 1.1.1.3 静电场对植物光合器官和功能的影响
• 1.1.2 高压静电生物效应产生机制
• 1.1.3 电场对酶蛋白的影响
• 1.1.3.1 电场对酶活性的影响
• 1.1.3.2 电场对酶构象的影响
• 1.2 电场对酶蛋白的影响的研究目的与意义
• 1.3 蛋白质的分子结构及功能
• 1.3.1 蛋白质一级结构（primary structure）
• 1.3.2 蛋白质二级结构（secondary structure）
• 1.3.3 超二级结构和结构域
• 1.3.4 蛋白质三级结构
• 1.3.5 蛋白质四级结构
• 1.3.6 蛋白质的结构与功能的关系
• 1.3.6.1 蛋白质的一级结构与其构象及功能的关系
• 1.3.6.2 蛋白质空间构象与其功能活性的关系
• 1.4 蛋白质二级结构的研究方法
• 第二章 傅立叶变换红外光谱的基本原理与计算方法
• 2.1 红外光谱的基本原理
• 2.1.1 红外吸收的基本原理
• 2.1.2 双原子分子振动的机械模型-谐振子振动
• 2.1.3 分子振动方式与振动数
• 2.1.4 傅立叶变换红外光谱仪
• 2.1.4.1 傅立叶红外光谱仪的制样方法
• 2.1.4.2 傅立叶红外光谱仪的发展阶段及仪器组成
• 2.2 红外光谱在研究蛋白质二级结构中的应用
• 2.3 研究技术与数学处理方法
• 第三章 电场作用对α—淀粉酶二级结构和其酶活性的影响
• 前言
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验设备
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.3.1 实验样品制备与电场处理条件
• 3.1.3.2 FTIR光谱及酶活性测试样品制备
• 3.1.3.3 酶活性的测定
• 3.1.3.4 实验数据处理方法
• 3.2 实验结果
• 3.2.1 第一天电场处理对α-淀粉酶二级结构和酶活性的影响
• 3.2.1.1 电场处理对α-淀粉酶FTIR光谱的影响
• 3.2.1.2 电场对α-淀粉酶二级结构的影响
• 3.2.1.3 电场对α-淀粉酶酶活性的影响
• 3.2.1.4 电场作用（处理）后α-淀粉酶二级结构变化和酶活性的关系
• 3.2.2 电场处理对α-淀粉酶二级结构和酶活性在第七天的影响
• 3.2.2.1 电场处理后第七天的α-淀粉酶的FTIR光谱变化
• 3.2.2.2 电场处理后第七天的α-淀粉酶的二级结构含量变化
• 3.2.2.3 电场处理后第七天的α-淀粉酶的酶活性的变化
• 3.2.2.4 电场处理后第七天的α-淀粉酶二级结构和酶活性变化的关系
• 3.2.3 电场处理后第一天和第七天α-淀粉酶二级结构和酶活性变化的关系
• 3.3 讨论
• 3.3.1 电场对α—淀粉酶二级结构的影响
• 3.3.2 电场对α—淀粉酶酶活性的改变及其与二级结构含量变化关系初探
• 3.3.3 电场处理对α—淀粉酶的时间效应
• 第四章 结论
• 第五章 参考文献
• 致谢