第35卷，第8期 2015年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
生物酶活力的原位红外光谱测定
任重远，吴玉清
吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室，吉林长春130012
Vol. 35 ,No. 8 -pp2087-2093
August,2015
摘要红外(IR)光谱近年来逐渐展示了它在生物医学领域中的应用，它不但能很好地用于体外酶催化活力分析和酶抑制剂的筛选，尤其可对活细胞进行原位酶活力测定和抑制剂筛选。IR光谱技术可用于生物酶活力的直接检的基本原理是基于单位时间内，反应物或者产物在IR光谱中特征吸收峰的峰位或强度的变化量来反映生物的催化效率。本文综述广利用光谱技术，对体外部分融活力值进行分析和测定、以及对酶抑制剂的抑制效应进行评估和筛选；进而将该技术扩展至以活体细胞作为检测模型、开展细胞内生物酶活力值的测定及其抑制剂的筛选。同时，我们也对新近提出的在细胞原位测定融活力的R方法及研究理念作了概述，生理条件下开展对生物酶活性无标记直接检测提供了新方法，并对该技术领域存在的问题及今后的发展趋势作出了展望。
关键词红外(IR)光谱；傅里叶变换红外(FTIR)光谱；生物酶活力；细胞；原位检测
中图分类号：0657
引言
文献标识码：A
DOI : 10. 3964/j. issn. 1000-0593 (2015 )08-2087-07
或产物在紫外-可见光谱范围内不能被识别，或者其自身也不带有荧光发射基团，在这种状况下酶活力的测定只能依赖一些间接的检测手段。例如，可将底物或产物与一些生色或
酶是生物机体新陈代谢过程中最重要的生物大分子，其分子内部活性区域的氨基酸残基与底物特异性结合，并基于酶与底物之间的邻近效应（approximation）和定向效应（orien-tation)来发挥其催化作用。随着米氏方程的建立1.2]，反映酶催化效率的物理量——酶活力（enzymeactivity）便成为衡量酶催化反应能力的重要参数。在一些相对有利的条件下，融促反应过程中的底物和产物在紫外或可见光谱区域的光吸收不同（如NAD+/NADH体系中，脱氢酶的辅酶NADH在 340nm有吸收高峰，而氧化型NAD则无），因此可利用分光光度法来测定酶活力；其检测限可达到nmol·L-"浓度水平。再如，有些底物或产物自身可以发射荧光（如荧光素酶催化ATP与荧光素的反应），而且荧光性质在反应前后具有明显的差别，此时的酶活力值则可通过荧光光谱法进行直接检测，其灵致度通常要比分光光度法高24个数量级：因此，荧光光谱法可用于一些较快速反应的酶活力的测定。测定酶活力还有同位素检测法及电化学法（pH测定法），但它们皆因操作步骤繁琐、或者检测灵敏度较差而未得到广泛的推产使用，
事实上，对于大多数的酶促反应来说，参与反应的底物收稿日期：2014-09-02，修订日期：2014-12-15
基金项目：国家自然科学基金项目(21373101)资助
发光基团进行耦合标记，以得到可被光谱识别和检测的新型化合物。但是，对它们门的修饰不但耗时、费力，而且这种基于标记的间接检测常致使实验结果不准确；尤其是当待测体系中存在有干扰物质时（如蛋白质的内源发色团等），这种干扰在紫外-可见区尤为显著。此外，在组织或细胞层次上应用分光光度法或荧光法原位测定酶活力值一直存在有一些局限性汀。因此，寻找和建立一种既能在体外、又能在细胞内原位检测酶活力的新方法十分必要。
作为一种常用的光谱技术，红外（R)光谱近年来逐渐展示了它在生物医学领域中的应用。它不但能用于分析酶的催化活力、筛选融抑制剂，尤其是可对细胞进行原位融活力测定，并可辅助筛选酶分子的生物底物；与传统的测定酶活力的方法相比：R光谱技术除广能连续地监测酶促反应的进程外，还具有以下几点优势：（1)可排除内源性因素的干扰。酶促反应常伴随有副反应的发生，其衍生物常会干扰酶活力的测定结果：但R光谱技术可以直接检测底物及产物红外特征吸收变化过程，根据不同官能基团红外特征吸收所引起的光谱信号变化，对底物、产物及副产物进行区分，从而消除副产物的干扰]。（(2)可克服由孵育操作带来的信息遗失。
作者简介：任重远，1982年生，吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室博士研究生
*通讯联系人e-mail：yqwujlu.edu.cn
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