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过氧化氢酶(CAT)活性测定(比色法)

食用菌精准育种实验室-实验宝典
2024-01-25 / 0 评论 / 6 点赞 / 7,140 阅读 / 1,738 字

原创内容,欢迎转载,转载请注明出处


主笔:于浩、赵书雪


注意事项

  • 过氧化氢酶(catalase,CAT)的主要作用是催化过氧化氢分解为水和氧气,清除体内的过氧化氢,从而使细胞免于遭受H2O2的毒害,是生物防御体系的关键酶之一,为机体提供了抗氧化防御机理。CAT是普遍存在于所有生物体内的一种抗氧化酶,是主要的抗氧化酶。过氧化氢酶是由四个多肽链组成的同源四聚体,每一个亚基含有超过500个氨基酸残基,且每个亚基的活性位点都含有一个卟啉血红素基团,用于催化过氧化氢的反应。过氧化氢酶的最适pH接近7。
  • 过氧化氢酶催化的反应是使过氧化氢还原成水: 2H2O2=O2↑+ 2H2O

具体的反应方程式如下:

H2O2 + Fe(III)-E → H2O + O=Fe(IV)-E(.+)
H2O2 + O=Fe(IV)-E(.+) → H2O + Fe(III)-E + O2

catalase.jpg

  • Catalase酶活测定就是检测H2O2的分解,H2O2在240 nm处的摩尔吸光系数为Ɛ240nm = 39.4 M-1cm-1,通过检测240 nm处吸光值的下降来计算Catalase的酶活。反应终浓度设置为10 mM,过高的过氧化氢(100 mM)会导致catalase失活。
  • 加入每种试剂时都要换取新的枪头,防止污染试剂。清洗比色杯时一定要尽量倒净比色杯里面的蒸馏水。


一、实验准备

1、试剂

PBS缓冲液(用储藏液稀释,具体参考:常见溶液、缓冲液配制方法

50 mM过氧化氢:(5×,用多少配多少)

H2O2是危险品无法随意购买,H2O2本身会分解,因此浓度通常与试剂瓶上面显示的不符,需要先根据摩尔吸光系数(Ɛ240nm = 39.4 M-1cm-1)(不同来源资料的Ɛ会有差别,但差异不大,对结果无影响)来进行浓度标定。50 mM的过氧化氢在240 nm处的吸光值应该是2.0,10 mM应该是0.4。标定后,根据需要测定的样品数量,配置50 mM的过氧化氢储藏液。

危险品使用需要严格遵守"用多少配多少"的原则!

2、仪器

紫外分光光度计,微量比色杯(狭缝4 mm,1.4 mL比色皿),离心机,组织研磨仪


二、测定CAT酶活

1、将0.1 g的生物样本加入到2 mL的研磨管中,加入1 mL PBS缓冲液和研磨球,在高通量组织研磨仪(60 Hz)上面进行研磨。

具体的研磨参数参考:生物样本破碎、研磨、匀浆方法与流程 / 微量组织研磨(高通量组织研磨仪)

2、10,000 g离心10 min,将上清转移到新的离心管中,置于冰上保存。

3、打开紫外分光光度计开关预热,将波长调整至至240 nm,利用PBS缓冲液调零,准备试剂(室温放置)。

4、按照下面的体系来配置反应体系

试剂 CK1 CK2 样本组
50 mM过氧化氢 200 μL 0 200 μL
PBS缓冲液 800 μL 800 μL 600 μL
待测酶液(稀释至合适的倍数) 0 200 μL 200 μL
加入待测酶液启动反应,迅速放入分光光度计中,记录1 min和2 min的吸光值
  • 初始吸光值太低怎么办?
  • 根据CK1和CK2的吸光值(相加)可以大体推断样本组的初始吸光值,如果初始吸光值过低,而且看到加入酶液中有气泡产生,则说明了酶液的活性太高了,需要将酶液稀释后再进行酶活测定。
  • 反应结果不稳定怎么办?
  • 反应过程中会产生气泡,气泡会附着在比色皿内壁上面,影响吸光值,所以可以在测定前用手弹一下比色皿,或者在橡胶垫上面震一下比色皿,使得气泡从内壁上脱离之后迅速进行测定。
  • 酶本身的吸光值过高怎么办?
  • 酶液本身在240 nm处可能也会有吸光值,因此如果酶液(CK2)的初始吸光值太高了就需要稀释酶液,如果稀释酶液后活性降低,则需要延长反应时间。

5、计算CAT的酶活:酶活定义为1 min内催化1 μmol底物(过氧化氢)的酶量为一个单位U

酶活计算公式:U =(ΔA×V×1000)/(Ɛ×Ve×L×t)

U:样本的比酶活,单位为U/mL

ΔA:样品组240 nm处的吸光值差值(0 min吸光值 - 2 min吸光值)

V:反应体系的体积(L),本方案为0.001 L

Ɛ:愈创木酚氧化产物在470nm的摩尔消光系数39.4 M-1cm-1

Ve:酶的体积(mL),本方案为0.2 mL

L:比色皿光程(cm),本方案为1 cm

t:反应时间(min),本方案为2 min


按照本方案:酶液为0.2 mL,反应时间为2 min,简化之后的样本比酶活计算公式为

U = 63.45×ΔA(U/mL)

注意:

  • 酶活过低可以增加反应体系中酶液的体积,也可以增加最初的用来破碎的组织的质量到0.2 g,也可以增加反应时间,但是如果更改了酶液体积或者反应时间之后计算公式就要更改。

  • 如果是组织样本按照上面的公式计算没有问题。如果我们的最初的样本是液体培养的菌丝,那么菌丝的含水量对于最终结果会有影响,一定要保证每个样本中的含水量是一致的。


实验记录

样本名称和样本信息 组织重量和破碎方法 1 mL反应体系中加入样本体积(默认0.2 mL) 稀释倍数(不稀释填写1) 240 nm吸光值 0 min 240 nm吸光值 1 min 240 nm吸光值 2 min 反应时间(默认10 min) 原始破碎也中CAT活性(U/mL)
Sample1:***
Sample2:***
Sample3:***
6

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