纳米组装血红蛋白的直接电化学和催化研究.ppt

1、,LOADING,国家级化学实验教学示范中心,以能力培养为核心 ，知识传授、能力培养、素质提高全面协调发展。,综合化学实验,全面科学教育要求教学既传授科学知识和技术，更训练科学方法和思维，还培养科学精神和品德。,纳米组装血红蛋白的 直接电化学和催化研究,2020/8/12,/实验目的/,制备模拟生物膜的MWNT-CS薄膜，实现血红蛋白 (Hb)直接电子传递,研究Hb-MWNT-CS膜修饰玻碳电极对过氧化氢的 电催化行为并探讨了催化机理,测定血红蛋白催化过氧化氢的米氏常数,/实验原理/,血红蛋白（Hemoglobin, Hb）,由两条和两条多肽链构成的四聚体,将Hb直接吸附固定在经羧基化处理的多

2、壁碳纳米管 和壳聚糖薄膜中，实现了Hb的直接电子转移,/实验原理/,分子结构庞大，电活性中心不易暴露,在电极的吸附变形而造成电极表面的钝化,在一般固体电极的电子传递速率很低，电子传递受阻,/实验原理/,米氏常数的测定,米氏常数(Km) 等于酶促反应达到其最大速率一半时的底物浓度S,表示酶和底物之间的亲和能力，Km值越大，亲和能力越弱,稳态条件下，类似于酶促反应的电催化过程，根据 Lineweaver-Burk方程可得,以1/i1/S 作图，利用斜率和 截距可以计算出米氏常数,/实验步骤/,可溶性多壁碳纳米管的制备,20mg MWNT 30mL 30% HNO3,10002000 rpm 离心3

3、min 去离子水洗涤到 pH值56 110烘箱干燥1h,红外灯下恒重 红外表征,未处理的MWNT也要做红外表征,/实验步骤/,玻碳电极的预处理和循环伏安表征,预处理：玻碳电极用0.3m和0.05m的Al2O3粉抛光 成镜面，依次用无水乙醇及蒸溜水超声洗净，晾干,循环伏安表征,电解质：1.0mM K3Fe(CN)6 0.1M KCl 工作电极：玻碳电极 参比电极：饱和甘汞电极 对电极：铂丝电极,通氮除氧15min以上， 扫描速率：10、40、60、80 100、200 mV/s 记录：+0.6 0.20 V 扫描循环伏安图,/实验步骤/,纳米组装血红蛋白酶修饰电极的制备,20mg壳聚糖超声溶解于

4、 2mL1%冰醋酸溶液pH=5,1 mgMWNT 4mgHb 加入到1 mL 上一步溶液,3L Hb-MWNT分散液 滴涂于电极表面，晾干2h 得Hb-MWNT-GC修饰电极,不加MWNT以相似方法制得Hb-GC修饰电极为对照,/实验步骤/,过氧化氢的催化和米氏常数的测定,在电解池中放入10mL 0.1M pH=7.0 的磷酸缓冲溶液， 通氮除氧15min以上，加入不同溶度的过氧化氢溶液： 0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、 0.40、0.45、0.50 mM，分别记录在100 mV/s扫描速率 从+0.3 0.80 V扫描循环伏安图,/注意事项/,玻碳

5、电极表面要处理干净，否则会阻碍修饰膜的 电子传递,缓冲溶液中的空气要彻底排除，防止氧气对过氧 化氢的催化干扰,/数据处理/,计算电极的粗糙因子,计算出米氏常数,/讨论与思考题/,比较处理前后多壁碳纳米管的FT-IR谱图并解释 水溶性原因,Hb-MWNT-CS和Hb-CS修饰电极对过氧化氢催化 电流大小的比较及讨论,血红蛋白修饰电极上的直接电化学行为讨论,纳米材料在电极表面修饰层内作用和原因是什么,探讨血红素蛋白质对过氧化氢的催化机理,试说明米氏常数Km的生物学意义,/参考资料/,DAI Z H, XU X X, JU H X. Direct electrochemistry and electrocatalysis of myoglobin immobilized on a hexag- onal mesoporous silica matrix J. Anal. Biochem. 2004, 332: 23-31.,DAVIS J J, GREEN M L H, HILL H A O, et al. The im- mobilisation of proteins in car