全固態(tài)pH微傳感器的制備及其在碳酸酐酶活力檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、由于當(dāng)前檢測(cè)碳酸酐酶活力方法的局限性，對(duì)碳酸酐酶活力大小的研究要遠(yuǎn)少于對(duì)其結(jié)構(gòu)和功能方面的研究。但碳酸酐酶活力尤其是巖溶地區(qū)植物、微生物和土壤中碳酸酐酶活力的大小對(duì)研究生物與環(huán)境之間的關(guān)系以及元素的地球化學(xué)循環(huán)均有著重大的意義。本研究利用電化學(xué)傳感技術(shù)結(jié)合全固態(tài)pH微電極替代了傳統(tǒng)測(cè)量方法中的pH玻璃電極，對(duì)原有方法進(jìn)行改進(jìn)，并運(yùn)用到植物及土壤碳酸酐酶活力的檢測(cè)中。本研究的主要研究結(jié)果如下：
　　 1.傳統(tǒng)檢測(cè)碳酸酐酶的pH計(jì)法

2、使用的測(cè)量pH的工具是玻璃電極，玻璃電極用于測(cè)量一般靜態(tài)下溶液的pH值較理想，但碳酸酐酶催化的可逆反應(yīng)是一個(gè)快速的動(dòng)態(tài)過(guò)程，傳統(tǒng)的測(cè)定方法無(wú)法客觀地反映出整個(gè)反應(yīng)的pH變化。采用電鍍法可以快速簡(jiǎn)便地制備出全固態(tài)的Sb/Sb2O3pH微電極，該pH微電極穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快，重現(xiàn)性高，pH值敏感性達(dá)到41.7mV/pH。與電化學(xué)方法中的開(kāi)路電位法(OCP)相結(jié)合，解決了傳統(tǒng)測(cè)定方法中的不足之處。
　　 2.為了體現(xiàn)出電化學(xué)法測(cè)定的

3、優(yōu)點(diǎn)，將該方法測(cè)定的結(jié)果與傳統(tǒng)pH計(jì)法進(jìn)行比較，從對(duì)標(biāo)準(zhǔn)碳酸酐酶溶液及植物提取液中碳酸酐酶活力的測(cè)定結(jié)果比較來(lái)看，電化學(xué)法擴(kuò)大了測(cè)量范圍，提升了測(cè)量準(zhǔn)確度，解決了原有方法在這些方面的缺陷。
　　 3.基于上述電化學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)，將其運(yùn)用到植物碳酸酐酶活力變化規(guī)律的研究中來(lái)。選取喀斯特先鋒植物構(gòu)樹(shù)，廣泛適生性植物桑樹(shù)為研究對(duì)象，分別測(cè)定并繪制其碳酸酐酶活力的標(biāo)準(zhǔn)曲線，并測(cè)定出其碳酸酐酶胞外酶的活力范圍。
　　 4.通過(guò)在室內(nèi)進(jìn)

4、行光照脫水及復(fù)水實(shí)驗(yàn)?zāi)M構(gòu)樹(shù)、桑樹(shù)遭受的干旱脅迫，測(cè)定此時(shí)碳酸酐酶活力的變化，分析兩者抵抗干旱逆境的能力。構(gòu)樹(shù)在光照3小時(shí)，脫水60％以上仍能保持較高的碳酸酐酶活力，并在復(fù)水后恢復(fù)至原有水平。桑樹(shù)在光照2小時(shí)內(nèi)為了抵抗干旱逆境，碳酸酐酶活力有一定的上升，復(fù)水之后下降恢復(fù)至原有水平。在光照3小時(shí)以上，活力下降，復(fù)水后亦難以恢復(fù)。兩者在光照4小時(shí)后，碳酸酐酶下降至原有活力的一半左右。這可能與其葉片細(xì)胞大量失水導(dǎo)致生理機(jī)能發(fā)生了不可逆的破壞有

5、關(guān)。
　　 5.通過(guò)不同濃度的聚乙二醇6000模擬水分脅迫以及同時(shí)添加碳酸酐酶胞外酶抑制劑AZ來(lái)探討胞外酶在植物受到干旱逆境時(shí)所起的作用。結(jié)果表明，在聚乙二醇6000單獨(dú)脅迫時(shí)，構(gòu)樹(shù)的碳酸酐酶活力未發(fā)生顯著性變化，桑樹(shù)的碳酸酐酶活力在中等濃度脅迫下有一定的上升，高濃度下有所下降。當(dāng)加入AZ抑制胞外酶后，兩者均不再對(duì)干旱脅迫有所響應(yīng)，但胞內(nèi)酶并未發(fā)生改變，表明胞外酶可能是調(diào)節(jié)植物在受到水分脅迫時(shí)的主要因素。
　　 6.通過(guò)

6、不同濃度的NaCl溶液模擬鹽分引起的滲透脅迫以及同時(shí)添加碳酸酐酶胞外酶抑制劑AZ來(lái)探討胞外酶在植物受到鹽分逆境時(shí)所起的作用。結(jié)果表明，在NaCl溶液?jiǎn)为?dú)作用下，構(gòu)樹(shù)的碳酸酐酶活力均有所下降，桑樹(shù)的碳酸酐酶活力在中等濃度時(shí)上升至最高峰，高濃度時(shí)有所下降。構(gòu)樹(shù)對(duì)Na+、Cl-的抑制常數(shù)低于桑樹(shù)。當(dāng)加入AZ抑制胞外酶后，兩者均不再對(duì)鹽分脅迫有所響應(yīng)，但胞內(nèi)酶仍不參與響應(yīng)，表明胞外酶可能是調(diào)節(jié)植物在受到鹽分脅迫時(shí)的主要因素。
　　 7.

7、將電化學(xué)法運(yùn)用到土壤碳酸酐酶活力的測(cè)定中來(lái)。以溫室中種植黃瓜的土壤為研究對(duì)象，測(cè)量黃瓜不同生育期時(shí)的土壤在不同深度下CO2濃度和碳酸酐酶活力，分析兩者與土壤深度及兩者互相之間的關(guān)系。溫室土壤CO2濃度隨土壤深度的增加而增加，碳酸酐酶活力隨土壤深度的增加而減小。土壤碳酸酐酶活力與CO2濃度成反比相關(guān)。
　　 綜上所述，電化學(xué)法測(cè)定碳酸酐酶活力優(yōu)于傳統(tǒng)的pH計(jì)法，在實(shí)際測(cè)定應(yīng)用中取得了較好的結(jié)果，可以將該方法推廣到今后各類(lèi)測(cè)定碳酸酐