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在当前应用于检测有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂农药残留的技术中,酶抑制法是一种很重要的检测方法,这种方法目前主要被应用于农业生产基地和大型农贸市场的蔬菜、果品以及农产品的农药残留检测。但是,要使酶抑制法能够广泛应用到人们的日常生活以及水体环境检测中,就必须加强酶源的筛选和纯化,寻找更合适的酶源。因为酶源是决定检测方法灵敏度和准确性的最关键因素。当前检测上使用的酶主要是来源于高等动物的肝脏、血清以及昆虫的乙酰胆碱酯酶。为了提高检测有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂农药残留的灵敏度,本研究对16种水体生物中的乙酰胆碱酯酶的敏感性进行筛选比较,并对筛选出的敏感酶源太阳鱼进行纯化。
本实验以淡水生物石斑鱼、青鲈、斑鳠、金枪鱼、黄颡鱼、鳢鱼、太阳鱼、鲶鱼、鳜鱼、大头鲤、鲢鱼、黄鳝、褐虾、杂色蛤,以及海洋生物鲭鱼、鳕鱼等16种水体生物的脑部或肌肉为研究材料。对它们的AChE基础酶活力进行比较,测得16种水体生物的基础酶活大小依次:青鲈>太阳鱼>黄颡鱼>鲢鱼>石斑鱼>斑鳠>鲶鱼>鲭鱼>鳢鱼>大头鲤>金枪鱼>鳕鱼>褐虾>黄鳝>鳜鱼>杂色蛤。青鲈的酶活力最高,为0.1617μmoL.min-1~.mg-1,杂色蛤的酶活力最低,为0.0060μmoL.min-1.mg-1。本实验选取具有代表性的剧毒有机磷农药甲胺磷和氨基甲酸酯农药克百威作为酶的抑制剂,通过测定抑制剂对各酶源的AChE抑制中浓度(IC50)和双分子速率常数(Ki),比较酶源的敏感性。对甲胺磷,由测定的IC50。和Ki所得到的敏感性大小顺序为:太阳鱼<青鲈<金枪鱼<鳕鱼<大头鲤<鳢鱼<鲶鱼<鲢鱼<杂色蛤<石斑鱼<鳜鱼<鲭鱼<黄颡鱼<斑鳠<黄鳝<褐虾;对克百威,由测定的IC50和Ki所得到的敏感性顺序为:太阳鱼<石斑鱼<褐虾<斑鳠<黄颡鱼<鲶鱼<鳢鱼<鲢鱼<金枪鱼<大头鲤<鲭鱼<青鲈<鳕鱼<鳜鱼<黄鳝<鳢鱼<杂色蛤;由上可知,通过测定IC50。和Ki值作为评判酶源对抑制剂的敏感性,这两种方法所得到的结果是一致的。并且抑制剂对各酶源AChE的抑制作用与农药浓度呈线性相关,其相关系数均在0.92以上。比较各种酶源对两种农药的敏感性,选用太阳鱼脑做进一步的纯化研究。
将筛选到的太阳鱼脑AChE,按硫酸铵沉淀-普鲁卡因胺亲和柱层析途径进行纯化,该方法与传统的方法比较,方法简单,纯化倍数有了一定的提高,倍数为234倍。并对其纯化酶进行SDS-PAGE电泳,得到了单一的条带,分子量约为68kDa。对纯化后的AChE进行温度、pH值、底物浓度的抑制效应试验,结果表明纯酶的最适温度为34.8℃,最佳pH值为7.9,底物的不同浓度对纯酶具有抑制的效应,而过量底物抑制效应检验结果则进一步确证该纯化酶为AChE。其最大比活力为18.311μmoL.min-1.mg-1。抑制剂对纯AChE的抑制中浓度(IC50)测定显示:甲胺磷对AChE的IC50为7.1554mg/L,克百威对AChE的IC50为0.0127mg/L,太阳鱼脑的纯AChE对两种农药都很敏感。因此,本研究为研制适合于水体环境中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留检测仪器,提供了敏感的优质纯酶,并为下一步开展AChE的基因工程研究打下基础。