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电场作为一种物理因素对生物体产生的影响经过半个多世纪的研究取得了巨大成功,但这些研究主要以生物的宏观现象为观测指标。对于有关电场作用于生物系统的什么成分,特别是电场处理生物体的原初作用机理的报道较少,这在一定程度上,已成为目前制约电场生物效应开发研究的主要因素。所以,电场对生物体影响的微观机理是什么,是目前迫切需要解决的问题。
本文应用圆二色光谱技术研究不同强度工频电场对超氧化物歧化酶和辣根过氧化物酶二级结构的影响,同时测定了不同强度电场对酶活性的影响,对它们的二级结构含量变化与活性变化之间的关系进行了初步讨论。
研究结果表明:在0.5~5.5kV/cm范围,超氧化物歧化酶和辣根过氧化物酶经工频电场处理5min后,酶蛋白二级结构单元的含量及其酶活性都发生了不同程度的改变。它们的变化规律均呈非单调型关系,且不同种类酶的变化规律也不同。酶活性变化与其二级结构单元含量变化存在一定的相关性。超氧化物歧化酶在场强1.0和3.5kv/cm时,二级结构含量变化比其它场强更显著;辣根过氧化物酶在场强1.0、1.5、和3.5kv/cm时,二级结构含量的变化比其它场强更显著。工频电场处理后,超氧化物歧化酶活性均有不同程度的降低,这与其二级结构中有序结构α-螺旋和β-折叠含量的降低存在一定的相关性;而辣根过氧化物酶活性在场强2.0、3.0、4.5和5.0kV/cm时降低,其余场强均有不同程度的增加,这一变化规律与其二级结构中的α-螺旋含量变化有一定相关性。我们认为,工频电场处理生物体,改变了酶蛋白分子构象,从而影响了酶的催化功能,因此产生一系列不同宏观生物学效应。本文实验研究结果,为工频电场的生物学效应机理研究在分子水平上提供了有力的依据。