《表2 不同浓度Mg2+、Zn2+和Cu2+作用下ACPase和ALPase动力学常数Vmax(μmol/(g·h))和Km(μmol/L)的变化》

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《不同金属离子对稻田自然生物膜磷酸酶活性的影响》

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注：nd表示未测定。

磷酸酶是一种金属酶，其酶活性的充分发挥需要两种金属离子：Mg2+和Zn2+，其中Zn2+位于酶活性中心，是酶活性必需基团之一，Mg2+对酶活性的表达起到重要作用[18]；而Cu2+是土壤污染的几种主要重金属之一。所以选取Mg2+、Zn2+和Cu2+对磷酸酶的动力学常数（Km和Vmax）进行探讨。图2中显示了在Mg2+、Cu2+和Zn2+存在下，酶反应动力学变形方程的Hanes–Woolf曲线，[s]/V和[s]拟合方程的截距和斜率与不添加金属离子的处理不同，说明金属离子对生物膜磷酸酶活性产生了影响。拟合得出的Km和Vmax值表明（表2），无金属离子加入下自然生物膜ACPase的Km值为164.58μmol/L，Vmax值为pNP138.89μmol/（g·h），而ALPase的Km值为76.90μmol/L，Vmax值为pNP 256.41μmol/（g·h）。可知自然生物膜ALPase与底物的亲和力与催化效率都强于ACPase。随着Mg2+浓度的增加，ACPase的Km值降低，Vmax值增大，说明Mg2+的加入使ACPase与底物的亲和力与催化效率增强；而ALPase的Km值变化不大，Vmax值增大，说明Mg2+的加入主要使ALPase催化效率增强。Cu2+的加入（1.0 mmol/L条件下ACPase完全失活，无法拟合）对ACPase的Km值无明显变化，而Vmax值不断下降，所以Cu2+对ACPase的抑制作用可认为是非竞争性抑制作用；在低浓度条件下（0～0.25 mmol/L），Cu2+的加入对ALPase的Km值无明显变化，而Vmax值下降，也可认为是非竞争性抑制作用，而在高浓度范围下（0.25～1 mmol/L），Km值增大，Vmax值降低，所以Cu2+在高浓度下同时降低了ALPase的亲和力和催化效率，属于混合型抑制作用。Zn2+的加入均降低了ACPase的Km值和Vmax值，表明Zn2+虽然提高ACPase与底物的亲和力，但是降低了ACPase的催化速度。在低浓度范围（0～0.25 mmol/L），Zn2+对ALPase的作用效果与ACPase类似，同时降低了Km值与Vmax值。在较高浓度范围（0.25～1mmol/L），随着Zn2+浓度的升高，Km值升高，Vmax值降低，Zn2+同时降低了ALPase与底物的亲和力与催化效率。