实验三十碳纳米管组装血红蛋白的直接电化学和对过氧化氢的电催化研究
实验三十 碳纳米管组装血红蛋白的直接电化学 和对过氧化氢的电催化研究
研究背景一、1、血红蛋白（Hemoglobin,Hb）HemoglobinmoleculeHemeRedbloodcellRed bloodcellscontainseveralhundredthousandhemoglobinCmolecules,whichtransportoxygenOxygenbindstohemeonthehemoglobinmoleculeoxyADAM由两条α和两条β多肽链构成的四聚体
1、血红蛋白（Hemoglobin, Hb） 由两条α和两条β多肽链构成的四聚体 一、研究背景
%分子结构庞大，电活性中心不易暴露在电极表面的吸附造成蛋白构象变化和丧失活性以及电极表面的钝化在一般固体电极的电子传递速率很低，电子传递受阻电子传递媒介体、促进剂、特殊电极材料加速Hb的电子传递
分子结构庞大，电活性中心不易暴露 在电极表面的吸附造成蛋白构象变化和丧失活性 以及电极表面的钝化 在一般固体电极的电子传递速率很低，电子传递受阻 电子传递媒介体、促进剂、特殊电极材料 加速Hb的电子传递
2、血红蛋白直接电子转移的意义：获得有关蛋白质或酶的热力学和动力学性质等重要信息。Hb结构已知、价廉，被选作探讨生物大分子电化学行为的理想模型，用于开发新型生物传感器和生物反应器了解其在命体内的电子转移机理和生理作用机制。3、血红蛋白结构类似于辣根过氧化物酶，有很高的类似过氧化物酶的催化活性
3、血红蛋白结构类似于辣根过氧化物酶，有很高的类 似过氧化物酶的催化活性。 2、血红蛋白直接电子转移的意义： 获得有关蛋白质或酶的热力学和动力学性质等重要信息。 Hb结构已知、价廉，被选作探讨生物大分子电化学行为的 理想模型，用于开发新型生物传感器和生物反应器。 了解其在生命体内的电子转移机理和生理作用机制
二、实验目的1：了解模拟生物膜Hb-MWNT-Nafion的制备方法2.实现血红蛋白(Hb)直接电子传递2.学习Hb-MWNT-Nafion膜修饰玻碳电极对过氧化氢的电催化行为和催化机理4：掌握测定血红蛋白催化过氧化氢的来氏常数的测定方法
二、实验目的 1．了解模拟生物膜Hb-MWNT-Nafion 的制备方法 2.实现血红蛋白 (Hb)直接电子传递 2．学习Hb-MWNT-Nafion膜修饰玻碳电极对过氧化 氢的电催化行为和催化机理 4．掌握测定血红蛋白催化过氧化氢的米氏常数的测 定方法
三、实验原理1、Hb的直接电子转移Hb在一般固体电极的电子传递速率很低，电子传递受阻（MWNT)将Hb直接吸附固定在经羧基化处理的多壁碳纳米管（Nafion）薄膜中和聚四氟乙烯实现Hb的直接电子转移
将Hb直接吸附固定在经羧基化处理的多壁碳纳米管（MWNT） 和聚四氟乙烯（Nafion）薄膜中 Hb在一般固体电极的电子传递速率很低，电子传递受阻 三、实验原理 实现Hb的直接电子转移 1、Hb的直接电子转移
2、血红蛋白对H,O2的催化2Fe2+（ferro） +H2O2→2Fe3+（ferro） +20H-Fe3+（ferro）+e→Fe2+（ferro)ferro-叶啉
2、血红蛋白对H2O2的催化 2Fe2+（ferro） + H2O2 → 2Fe3+ （ferro） + 2OHFe3+ （ferro）+ e → Fe2+ （ferro） ferro-卟啉
3、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]8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/i~1/[S1作图，利用斜率和[ST截距可以计算出米氏常数2
3、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 1 1 [ ] m 1 m m i S K i i = + 以1/i~1/[S] 作图，利用斜率和 截距可以计算出米氏常数
四、实实验步骤1、玻碳电极的预处理和循环伏安表征预处理：玻碳电极用0.05μm的AlO3粉抛光成镜面，依次用无水乙醇及蒸溜水超声洗净，晾干。循环伏安表征扫描速率：100mV/s电解质：1.0mMK3Fe(CN)6电位范围：+0.6~-0.20V0.1MKCI混合液方法：线性扫描法（通氮除氧15min以上）扫描方式：循环工作电极：玻碳电极灵敏度：3参比电极：饱和甘汞电极要求：峰峰距△E，<80mV对电极：铂丝电极
1、玻碳电极的预处理和循环伏安表征 预处理：玻碳电极用0.05μm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 混合液 （通氮除氧15min以上） 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 扫描速率：100 mV/s 电位范围：+0.6 ~ −0.20 V 方法：线性扫描法 扫描方式：循环 灵敏度：3 要求：峰峰距ΔEp,<80mV 四、实验步骤
2、纳米组装血红蛋白修饰电极的制备0.5mg羧基化的MWNT、4mgHb中加入500uL水以溶解Hb，超声分散100uL0.5%Nafion溶液，再加入500μL无水乙醇，超声1h。（由老师完成）10uL分散液滴涂于电极表面晾干，得Hb-MWNT-GCE不加MWNT以相似方法制得Hb-GCE。Hb-GCE为对照电极（对照电极每大组每种各1支）
2、纳米组装血红蛋白修饰电极的制备 0.5mg羧基化的MWNT、 4mg Hb中加入500μL水以溶解Hb， 100μL 0.5%Nafion溶液，再加入500 μL 无水乙醇，超声1h。 （由老师完成） 10μL 分散液滴涂于电极表面， 晾干，得Hb-MWNT-GCE 。 超声分散 不加MWNT以相似方法制得Hb-GCE。 Hb-GCE为对照电极（对照电极每大组每种各1支）