The activity and kinetic properties of cellulases in substrates containing metal ions and acid radicals

The effects of various metal ions (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Al3+, Co2+) and anions (Cl–, SO2-4 and CH3COO–) on two cellulases were investigated. Fitting of the data to Michaelis-Menten kinetics showed that Al3+ noncom-petitively inhibited cellulase (Km = 22.68 g/L;Vmax = 0.269 mg/min at 5.0 mmol/L AlCl3) and Mg2+ competitively inhibited cellulase (Km = 50.0 g/L;Vmax = 0.434 mg/min at 10.0 mmol/L MgCl2) Different metal ions increased or decreased inhibition of cellulase activity slightly below 1 mmol/L and strongly over 10 mmol/L. The results indicated that filter paper activeity (FPA) was suitable for analysis of enzymatic saccharification with various lignocellulosic substrates whereas crude cellulase was suitable for applications in the biomass industry. Some metal ions were proved to inhibit cellulase reversibly.

金属离子对黑翅土白蚁消化代谢的影响

【目的】探究金属离子对黑翅土白蚁Odontotermes formosanus消化代谢过程的影响,挖掘黑翅土白蚁对含有金属离子的厨余垃圾和农林废弃物进行资源化处理的潜在价值。【方法】根据浓度梯度法,将含有不同质量分数Al^(3+)、Ca^(2+)、Fe^(3+)和Mg^(2+)的饵料供给黑翅土白蚁,确定黑翅土白蚁对饵料中金属离子的最大可取食质量分数。采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定黑翅土白蚁虫体内及其新建菌圃内的对应金属元素质量分数,明确饵料中Al^(3+)、Ca^(2+)、Fe^(3+)和Mg^(2+)对虫体内及新建菌圃内对应金属元素质量分数的影响。采用试剂盒法测定黑翅土白蚁虫体内及其新建菌圃内漆酶和纤维素酶的活性,确定饵料中Al^(3+)、Ca^(2+)、Fe^(3+)和Mg^(2+)对上述酶活性的影响。【结果】黑翅土白蚁对饵料中Al^(3+)、Ca^(2+)和Fe^(3+)的最大可取食质量分数均为1.00 g·kg^(-1),对饵料中Mg^(2+)的最大可取食质量分数为10.00 g·kg^(-1)。黑翅土白蚁取食含有10.00 g·kg^(-1) Mg^(2+)的饵料后,其虫体内和菌圃内都发生了Mg的富集;取食含有1.00 g·kg^(-1) Fe^(3+)的饵料后,Fe仅在菌圃内富集。取食含有1.00 g·kg^(-1) Al^(3+)的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的漆酶活性(P<0.05);取食含有1.00 g·kg^(-1) Ca^(2+)的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的漆酶活性(P<0.05),但会显著降低纤维素酶活性(P<0.05);取食含有1.00 g·kg^(-1) Fe^(3+)的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的漆酶活性和菌圃中的纤维素酶活性(P<0.05),但会显著降低菌圃中的漆酶活性和黑翅土白蚁虫体内的纤维素酶活性(P<0.05);取食含有10.00 g·kg^(-1) Mg^(2+)的饵料,会显著提高黑翅土白蚁虫体内的纤维素酶活性和菌圃中的漆酶活性(P<0.05),但会显著降低菌圃中的纤维素酶活性(P<0.05)。【结论】黑翅土白蚁可取食分别含有1.00 g·kg^(-1) Al^(3+)、Ca^(2+)和Fe^(3+)的饵料和含有10.00 g·kg^(-1) Mg^(2+)的饵料,1.00 g·kg^(-1) Al^(3+)可以提高黑翅土白蚁和菌圃微生物对木质素的联合降解能力。黑翅土白蚁具有资源化处理厨余垃圾和农林废弃物的应用潜力。

金属离子对菜青虫酚氧化酶活力的影响

以菜青虫五龄幼虫为材料,冰浴匀浆,在4℃下8000r/min离心,取上清液,经35%饱和(NH4)2SO4沉淀,经SephadexG100凝胶柱层析等步骤分离,获得部分纯化的菜青虫酚氧化酶制剂.研究多种金属离子对该酶活性的影响,结果表明:碱金属离子K+、Li+和Na+对酶活力没有影响.碱土金属离子Mg2+、Ba2+和Ca2+对酶有激活作用,激活作用的大小顺序为Mg2+>Ca2+>Ba2+.过渡金属离子Mn2+、Co2+、Cu2+和Zn2+对酶活力的影响呈现不同的效应,Mn2+、Co2+和Zn2+对该酶活性有不同程度的激活作用,Cu2+浓度在0.10mmol/L内对该酶有一定的激活作用,浓度大于0.13mmol/L为抑制作用,其IC50为0.65mmol/L.重金属离子Hg2+、Cd2+和Pb2+对酶活力有不同程度的激活作用,以Hg2+的激活作用最为显著.

菠萝蛋白酶应用的性质研究

本文研究了pH、温度、金属离子、EDTA、还原剂对菠萝蛋白酶单宁复合物酶促反应速度的影响 ,结果表明 ,该酶的最适pH为 7.1,最稳定的pH范围为 3.9～ 4 .2 ,最适反应温度为 5 5℃ ,一般的金属盐NaCl、kCl对酶反应影响不大 ,MgCl2 、CaCl2 在高浓度下对酶有一定程度的抑制作用 ,在低浓度下影响不显著 ,半胱氨酸在一定浓度的范围内 ,对酶反应速度有促进作用。EDTA本身对菠萝蛋白酶没有激活作用 ,它能鳌合酶反应所需的金属离子 ,使酶活降低。

重金属离子对猪胰α-淀粉酶活性影响的作用机理研究

通过在α-淀粉酶介质中加入 Ce3+ ,Cd2 + 和 Pb2 + ,研究其对α-淀粉酶活性影响的作用机理 .结果表明 ,低浓度重金属离子对酶活性有激活作用 ,高浓度则严重抑制酶活性 .在高浓度下 ,Ce3+ ,Cd2 +和 Pb2 +能完全竞争出 α-淀粉酶中的 Ca2 + .荧光滴定结果表明 ,Ce3+ ,Cd2 +和 Pb2 +不仅可能完全占据 Ca2 +的结合位点 ,而且还可能在 Ca2 + 的结合位点以外的氨基酸残基上结合 。

重金属离子对牛胰核糖核酸酶的作用机理

通过在核糖核酸酶介质中加入Ce3 +,Cd2 +,Pb2 +,研究其对核糖核酸酶活性影响的作用机理。结果表明低浓度重金属离子对酶活性有激活作用 ,高浓度则严重抑制酶活性。荧光滴定表明在一个RNase分子上结合一个Ce3 +、或三个Cd2 +、或三个Pb2 +,因而导致了酶的构象改变 。

金属离子对马铃薯多酚氧化酶活力的影响

以马铃薯多酚氧化酶为对象,研究金属离子对该酶活性的影响.实验结果表明,Li+、K+、Ba2+和Mg2+对酶活力几乎没有影响,Ca2+和Na+对酶活力有微弱的抑制作用,Cu2+则表现出较强烈的抑制作用,其IC50为0.248 mmol/L.Al3+、Fe3+、Cd2+、Co2+、Mn2+和Zn2+则对马铃薯多酚氧化酶有不同程度的激活作用.本研究为探讨多酚氧化酶的催化活性和催化机理提供理论基础.

金属离子对白蚁纤维素酶活力的影响

以厦门树白蚁(Glyptotermes XiamenensisLi et Huang)为原料,经PBS缓冲液(pH6.7)抽提、硫酸铵分级分离获得纤维素酶粗提物(简称EGase),经DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子交换柱层析、Shephadex G-100凝胶过滤柱层析等纯化,得到电泳单一纯的酶制剂,比活力为458.7 U/mg.研究了金属离子对该酶活力的影响:结果表明,正一价金属离子Li+、Na+、K+对酶活力没有影响,Ca2+、Zn2+和Mn2+有激活作用,重金属离子Cu2+、Pb2+和Hg2+有抑制作用,表现为不可逆抑制.

稀土金属离子与酶分子的相互作用研究进展

本文就稀土金属离子与酶分子相互作用研究中所涉及的主要内容，如：作用类型、作用特征、作用位点、作用时效性以及酶活性与稀土金属离子半径的关系等方面所取得的进展作了较系统的介绍。

金属离子和脲对白蜡虫碱性磷酸酶的影响

各种金属离子及脲对白蜡虫Ericeruspela (Chavannes)碱性磷酸酶的活性有不同的影响。从白蜡虫雌成虫中分离纯化得到碱性磷酸酶 ,加入各种不同浓度的金属离子及脲测定酶的活力。一价金属离子Na+、K+、Li+对酶活力没有影响。碱土金属离子Ca2 +、Mg2 +、Ba2 +对酶有激活作用 ,激活作用的大小顺序依次为Ca2 +、Ba2 +、Mg2 +。第一过渡金属离子中 ,Mn2 +、Co2 +、Ni2 +对酶有激活作用 ,而Zn2 +、Cu2 +有抑制作用。重金属离子Cd2 +、Pb2 +对酶有抑制作用。Ca2 +激活作用表现为非竞争性激活效应。Cu2 +抑制作用表现为非竞争性抑制效应。脲对碱性磷酸酶有变性失活作用 ,按脲浓度可分为低于3mol L和高于 3mol L两种类型。低浓度的脲对白蜡虫碱性磷酸酶的活性抑制的动力学表现为混合型效应。

商品果胶酶(Aspergillus niger)的催化动力学研究

研究了商品果胶酶的催化动力学特性,结果表明：果胶酶的最适pH为3.8，最适温度为50℃，酶在pH3．4～4.2区域较稳定，在pH＞4．5与pH＜3．0下很快失活；酶在50℃以内具有较好的热稳定性，温度升高，酶的热稳定性下降，65℃下热变性2h，酶活力降低80％．酶促反应动力学符合米氏双曲线方程，测得果胶酶水解果胶的米氏常数Km=（5.16±0.13）mg／mL，最大反应速度Vmax=（2．73±0.02）μg／（mL·min）．Na^＋和K^＋对酶活力没有任何效应，0．1mmol／L Ca^2＋可使酶活力提高22.8％，5．0mmol／L Zn^2＋对果胶酶活力的抑制达到17．4％，M^2＋、Mn^2、Co^2＋、Hg^2＋和Ag^＋对果胶酶活力影响不大，Cu^2＋和Fd^3＋对果胶酶活力影响较大，浓度为5．0mmol／L时，对果胶酶的抑制可分别达到88.9％和100％．

酿酒酵母乙醛脱氢酶活性检测反应体系优化

研究了酵母乙醛脱氢酶(ALDH)的部分酶学性质,结果表明:该酶最适pH值为8.5,PO43-对该酶没有激活作用,巯基乙醇等保护剂对该酶的测定有重要作用,该酶为依赖K+的金属酶,Mg2+、Mn2+、Zn2+有抑制作用,Ca2+、Na+有激活作用,其中Mn2+的抑制类型为反竞争性抑制,其抑制剂常数Ki为8.73×10-4mol/L。

关于添加金属离子对国产大麦芽酶系酶活力影响的研究

国产大麦芽的酶活力不如进口大麦芽的酶活力强,其中原因之一是国产大麦中某些金属离子含量低,而这些离子对大麦中的某些酶有抑制和激活作用。实验发现:当添加Na+、K+、Mg2+、Zn2+和Cu2+浓度分别达到80×10-6、60×10-6、40×10-6、20×10-6、20×10-6时,制麦酶系中的α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶活力都达到最大值,提高幅度明显。故可通过添加某些金属离子来强化制麦酶系的酶活力,提高其生产性能。

金属离子对羊血超氧化物歧化酶活性的影响

以离子交换层析法制备的羊血SOD(Superoxide dismutase)为原料,加入不同浓度的Na+、K+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Fe2+等金属离子,25℃保温4h后,利用邻苯三酚自氧化法测定SOD酶活力,并计算相对酶活力。结果表明:不同金属离子在不同浓度下对羊血SOD酶活的影响不同。Na+对SOD酶活影响不大;K+、Ca2+、Fe2+在体外对羊血SOD具有激活作用,且Fe2+作用明显,相对酶活力可达378.98%;Ba2+、Mg2+在低浓度下对SOD影响不大,在高浓度下有一定的激活作用,但不同浓度激活效果不同;Zn2+、Cu2+在体外对羊血SOD表现有抑制作用,但二者的抑制程度不同。

金属离子对香菇纤维素酶、漆酶和木质素过氧化物酶活性的影响

测定了6种常见金属离子对香菇(Lentinula edodes)羧甲基纤维素酶、漆酶和木质素过氧化物酶活性的影响。结果表明,Na^+、K^+、Ca^(2+)、Mn^(2+)、Fe^(2+)、Mg^(2+)对香菇羧甲基纤维素酶活性具有激活作用,其中K^+激活效果最强;Fe^(2+)能明显抑制漆酶活性;Mn^(2+)、Ca^(2+)、K^+、Mg^(2+)和Fe^(2+)对木质素过氧化物酶活性有抑制作用,Na^+对木质素过氧化物酶活性具有激活作用。

金属离子对糖化酶舌活性的影响

研究了六种金属离子对糖化酶活性的影响，结果表明不同的金属离子对糖化酶活性有不同程 度的影响，除Ｍｇ２＋有激活作用外，其他五种离子都有抑制作用。此外，还采用通用旋转组合回归设计方 法，探讨了Ｃｕ(２＋)，Ｚｎ(２＋)，Ｍｎ(２＋)抑制糖化酶活性的交互作用。

金属离子对饲用酶制剂活性的影响

由于饲用酶制剂具有消除饲料抗营养因子，补充内源酶分泌不足，提高养分消化和吸收等作用［１～５］，所以其应用的范围越来越广泛。但许多因素，包括温度、ｐＨ和动物胃肠道环境，都能影响酶制剂的作用效果。人们较多地研究了饲料加工时所受的高温、高压以及胃肠道ｐＨ和...

金属离子对锯缘青蟹NAGase活力的影响

本文研究了几种金属离子对锯缘青蟹(Scylla serrata)N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAGase)活力的影响.其结果表明:Li+、Na+和K+对酶活力没有明显影响,Mg2+、Ca2+和Ba2+对该酶均有激活作用,激活程度依次为Ca2+>Ba2+>Mg2+.A l3+、Fe3+、Cd2+、Pb2+和Hg2+对该酶具有一定的抑制作用,2.0μmol/dm3的Hg2+可以使酶活力完全丧失.Co2+对酶的效应是先激活后抑制,Mn2+对酶仅有轻微的激活作用.Cd2+和Fe3+对锯缘青蟹NAGase的抑制作用都呈竞争性-反竞争性混合Ⅱ型效应,Cd2+的抑制常数KI和KIS分别为23.9、5.0 mmol/dm3,Fe3+的抑制常数KI和KIS分别为395.5、135.6μmol/dm3.KI>KIS,说明酶-底物络合物(ES)与抑制剂的亲和力比游离酶(E)与抑制剂的亲和力大.

金属离子、糖类对猪血超氧化物歧化酶活性的影响

以凝胶柱层析法纯化后的猪血超氧化物歧化酶(SOD)为研究对象,研究金属离子和糖类对猪血SOD活性的影响。结果表明:不同金属离子对猪血SOD的活力影响不同。Na+、K+、Zn2+随着浓度的增加对猪血SOD激活作用增强;而Ba2+、Ca2+、Cu2+随着浓度的增加对猪血SOD的激活作用减弱后逐渐稳定;Mg2+、Fe2+、Al3+对猪血SOD活力均表现高浓度抑制作用。不同糖类对猪血SOD的活力影响也有所不同,但都无明显的抑制作用。在一定浓度范围,D-果糖、蔗糖、D-甘露糖和D-木糖随着浓度的增加对猪血SOD的保护作用增强;低浓度的D-阿拉伯糖和D-半乳糖对猪血SOD的保护作用较明显;而葡萄糖和L-鼠李糖对猪血SOD具有一定的稳定作用。

金属离子对纤维素酶内切酶和外切酶活性的影响

金属离子可以影响纤维素内、外切酶的活性,且不同金属离子对其活性影响程度也不同。据此,本实验选取三种纤维素酶进行单因素实验,对其内、外切酶活性进行研究。实验结果表明,当金属离子的质量浓度为:K+0.9 mg/mL,Ca2+0.3 mg/mL,Zn2+1.2 mg/mL,Cu2+1.2 mg/mL,能较好地提高纤维素内切酶活;而Mg2+﹑Ca2+﹑Ba2+﹑Cu2+﹑Zn2对纤维素外切酶活都有抑制作用;Al3+对纤维素内、外切酶活都有抑制作用;不同价态阴离子对纤维素内、外切酶活影响不大。