2)荧光分析法:它的原理是,如果酶反应的底物与产物之一具有荧光,那么荧光变化的速度可代表酶反应速度。
应用此法测定的酶反应有两类:一是脱氢酶等反应,它们的底物本身在酶反应过程中有荧光变化,例如NAD(P)H的中性溶液发强的蓝白色荧光(460nm),而NAD(P)+则无。另一类是利用荧光源底物的酶反应,例如可用二丁酰荧光素测定脂肪酶,二丁酰荧光素不发荧光,但水解后释放荧光素。荧光分析法测得的酶活性水平通常以单位时间内荧光强度的变化(AF/At)表示。荧光测定法的主要缺点是,荧光读数与浓度间没有确切的比例关系,而且常因测定条件如温度、散射、仪器等而不同,所以如果要将酶活性以确定的单位表示时,首先要制备校正曲线,根据这曲线再进行定量。
荧光分析法的优点是灵敏度极高,它比光吸收测定法还要高2~3个数量级,因此特别适于酶量或底物量极低时的快速分析。
3)旋光度法:某些酶反应过程常伴随着旋光变化,在没有其它更好的方法可用时,可考虑用旋光度测定法。
4)酶偶联测定法:所谓酶偶联法是应用过量、高度专一的“偶联工具酶”,使被测酶反应能继续进行到某一可直接、连续、简便、准确测定阶段的方法。以和光学检测法相偶联的分析法为例:
①被测酶反应的产物是某脱氢酶的底物。在这种情况下,可向反应测定系统中加入足够量的相应的脱氢酶和辅酶,使反应继续进行,然后通过NAD(P)H特征吸收变化而加以测定。例如,己糖激酶(HK)的测定就可在过量的葡萄糖-6-磷酸(G-6-P)脱氢酶 (G6PDH)和NADP+存在的条件下进行:
(反应式)
大约有50种左右的脱氢酶可以利用NAD+和NADH,20多种脱氢酶能利用NADP+和NADPH用作偶联指示酶。
有些情况下,被测反应不能直接和上述脱氢酶反应连起来,此时可再插入一个起联结作用的辅助酶反应。例如为了测定肌激酶就可用这样的系统:
(反应式)被测反应
其中PEP、Pry和L分别代表磷酸烯醇丙酮酸、丙酮酸和乳酸;AMP、ADP和ATP分别为一磷酸、二磷酸和三磷酸腺苷。
②被测反应物和其他有光学性质改变的酶反应偶联。 如腺苷酸脱氨酶在催化AMP脱氨过程中对265nm的光伴随有吸收度的降低,此酶专一于AMP,不作用ADP和ATP,因此在测定某些合成酶或激酶反应时,它可用作偶联指示酶;肌激酶的测定也可被利用:
应用酶偶联测定法最重要的是加入的偶联工具酶应该高度纯净、专一而且过量,使测得的反应速度和酶浓度间有线性关系。至于偶联指示 酶的用量一般应为被测酶的100倍左右。
5)其他:其他检测法有电化学测定法;离子选择性电极测定法适用于产酸反应中pH变化的测定;放射化学法的特点是灵敏度极高,可直接用于酶活性测定,缺点是操作繁而费时。
4.测定过程中应注意的问题
(1)产物的测定:和一般化学反应一样,酶反应速度可用单位时间内反应物(底物)的减少或产物的增加来表示:
其中s和p分别代表底物或产物浓度,t为时间。一般情况下,产物和底物的改变量是一致的。但是由于反应系统中使用的底物往往是足够过量的,而反应时间通常又很短,底物的减少量仅为总量的很小的百分数,因此测定不易准确;反之,产物从无到有,只要测定方法灵敏,准确度可以很高,故以分析产物为好。
(2)反应速度的测定:反应速度可以单位时间内底物的变化量表示。如果将测得的产物或底物变化量对时间作图,可获得“酶反应进程曲线”,这条曲线的斜率就代表酶反应速度。
大多数酶的反应进程曲线表明,在酶反应的最初阶段里,底物或产物的变化量一般随反应时间而线性地增加,反应速度恒定;但是反应时间延长,这条曲线会逐渐地弯曲下来,斜率发生改变,反应速度下降。其原因是,底物浓度在下降,产物在增加,逆反应从无到有逐渐变得显著起来;同时酸、碱、热等也在慢慢地使酶失效。因此,这种情况下测得的反应速度已是一种表观的、多种因素影响下的综合结果,不能代表酶的真正活性。真正能代表酶催化活性的是反应初始阶段的速度,即反应初速度。
要求得初速度,一般先要给一条酶反应进程曲线,并取其直线线段的斜率代表酶反应初速度;如果这条直线线性不明显,那末就应沿曲线的最初部分画出通过零点或外推到零点的切线,并以这条切线构成的斜率代表酶反应初速度。
进程曲线可以通过连续测定得到,也可通过在间隔时间取样测定绘制,它至少应由三个时间点组成;零时点、适当选择的时间间隔(取决于具体的反应和测定方法)以及二倍于这个间隔的点。并且要求在这种时间范围内反应量不超过底物总量的20%。
(3)测定要达到的要求:酶活力测定的目的,就是要通过酶反应速度的测定,求得酶的浓度或含量,因此,测得的反应速度必须和酶浓度间有线性的比例关系,这也是检验酶反应和测定系统是否适宜、正确的标准。
要达到上述测定要求,最基本的是必须测定反应初速度。图可以很好地说明二者的关系,(a)是在不同酶浓度条件下得到的反应进程曲线,可见酶浓度不同,反应速度下降的先后、快慢各不相同;如果将这些曲线在不同时间测得的反应速度相对酶浓度作图,就可得到 (b)所示的酶浓度曲线,可见只有在反应时间to测得的反应速度和酶浓度间具有合乎要求的线性比例关系;而在t1和t2(t2〉t1>to)得到的结果则不一定这样,反应时间越长,这种偏离也越大。
(图13酶反应进程曲线与酶浓度曲线的关系)
所以在通常的酶活力测定时,总要先制备两条曲线:酶反应进程曲线和酶浓度曲线。从前者求得反应初速度,根据初速度绘制酶浓度曲线,并通过后者来检验酶反应测定系统是否适宜。
(二)酶分析法
酶分析法是一种以酶为分析工具(或试剂)的分析方法。分析的对象可以是酶的底物、辅酶活化剂甚至酶的抑制剂。在进行这类分析时,先要根据分析对象选择适宜的“工具酶”,然后再通过酶反应的测定,并借助相应的校正曲线来测定它们的浓度或含量。在上述几种检测对象中,除了底物可以采用总变量分析法外,其他都只能用动力学分析法。
1.动力学分析法这种分析法的原理是:通过条件控制,分别使底物、辅酶活化剂或抑制剂的浓度在酶反应中起决定反应速度的主导作用,这时酶反应速度和上述相应因素的浓度间将具有确定的比例关系,这样测定酶反应的速度就可求出它们的浓度。酶分析法采用的条件和酶活力测定法的条件基本相同,但其所用的酶量必须一定.被测物以外的其他反应成分均须保证处于恒定和最适。以下分别简述各种物质测定应注意的问题。
(1)被测物是酶的底物:当底物浓度[S]〈km时,酶反应相对底物而言具有一级反应性态,即酶反应速度与底物浓度成正比,u=k·[S],因此测定酶反应速度可以得知其浓度。