申請(qǐng)匯報(bào)化學(xué)與材料教學(xué)示范中心課件

1、申請(qǐng)匯報(bào)化學(xué)與材料教學(xué)示范中心課件申請(qǐng)匯報(bào)化學(xué)與材料教學(xué)示范中心課件1、血紅蛋白（Hemoglobin, Hb） 由兩條和兩條多肽鏈構(gòu)成的四聚體 一、研究背景1、血紅蛋白（Hemoglobin, Hb） 由兩條和兩條 分子結(jié)構(gòu)龐大，電活性中心不易暴露 在電極表面的吸附造成蛋白構(gòu)象變化和喪失活性以及電極表面的鈍化在一般固體電極的電子傳遞速率很低，電子傳遞受阻電子傳遞媒介體、促進(jìn)劑、特殊電極材料加速Hb的電子傳遞 分子結(jié)構(gòu)龐大，電活性中心不易暴露 在電極表面的吸附造成蛋白3、血紅蛋白結(jié)構(gòu)類(lèi)似于辣根過(guò)氧化物酶，有很高的類(lèi)似過(guò)氧化物酶的催化活性。2、血紅蛋白直接電子轉(zhuǎn)移的意義：獲得有關(guān)蛋白質(zhì)或酶的熱力

2、學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)等重要信息。Hb結(jié)構(gòu)已知、價(jià)廉，被選作探討生物大分子電化學(xué)行為的理想模型，用于開(kāi)發(fā)新型生物傳感器和生物反應(yīng)器。了解其在生命體內(nèi)的電子轉(zhuǎn)移機(jī)理和生理作用機(jī)制。3、血紅蛋白結(jié)構(gòu)類(lèi)似于辣根過(guò)氧化物酶，有很高的類(lèi)似過(guò)氧化物酶 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解模擬生物膜Hb-MWNT-Nafion 的制備方法 2.實(shí)現(xiàn)血紅蛋白 (Hb)直接電子傳遞 2學(xué)習(xí)Hb-MWNT-Nafion膜修飾玻碳電極對(duì)過(guò)氧化氫的電催化行為和催化機(jī)理 4掌握測(cè)定血紅蛋白催化過(guò)氧化氫的米氏常數(shù)的測(cè)定方法 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?將Hb直接吸附固定在經(jīng)羧基化處理的多壁碳納米管（MWNT）和聚四氟乙烯（Nafion）薄膜中Hb在一般固體電

3、極的電子傳遞速率很低，電子傳遞受阻三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)現(xiàn)Hb的直接電子轉(zhuǎn)移1、Hb的直接電子轉(zhuǎn)移將Hb直接吸附固定在經(jīng)羧基化處理的多壁碳納米管（MWNT）H2、血紅蛋白對(duì)H2O2的催化2Fe2+（ferro） + H2O2 2Fe3+ （ferro） + 2OH-Fe3+ （ferro） + e Fe2+ （ferro） ferro-卟啉2、血紅蛋白對(duì)H2O2的催化3、米氏常數(shù)的測(cè)定 米氏常數(shù)(Km) 等于酶促反應(yīng)達(dá)到其最大速率一半時(shí)的底物濃度S 表示酶和底物之間的親和能力，Km值越大，親和能力越弱 穩(wěn)態(tài)條件下，類(lèi)似于酶促反應(yīng)的電催化過(guò)程，根據(jù)Lineweaver-Burk方程可得 以1/i1/S

4、作圖，利用斜率和截距可以計(jì)算出米氏常數(shù)3、米氏常數(shù)的測(cè)定 米氏常數(shù)(Km) 表示酶和底物之間的1、玻碳電極的預(yù)處理和循環(huán)伏安表征 預(yù)處理：玻碳電極用0.05m的Al2O3粉拋光成鏡面， 依次用無(wú)水乙醇及蒸溜水超聲洗凈，晾干。 循環(huán)伏安表征電解質(zhì)：1.0mM K3Fe(CN)6 0.1M KCl 混合液（通氮除氧15min以上）工作電極：玻碳電極參比電極：飽和甘汞電極對(duì)電極：鉑絲電極 掃描速率：100 mV/s電位范圍：+0.6 0.20 V方法：線性掃描法掃描方式：循環(huán)靈敏度：3要求：峰峰距Ep,80mV四、實(shí)驗(yàn)步驟1、玻碳電極的預(yù)處理和循環(huán)伏安表征 預(yù)處理：玻碳電極用02、納米組裝血紅蛋白修

5、飾電極的制備 0.5mg羧基化的MWNT、4mg Hb中加入500L水以溶解Hb，100L 0.5%Nafion溶液，再加入500 L無(wú)水乙醇，超聲1h。（由老師完成）10L 分散液滴涂于電極表面，晾干，得Hb-MWNT-GCE 。超聲分散 不加MWNT以相似方法制得Hb-GCE。Hb-GCE為對(duì)照電極（對(duì)照電極每大組每種各1支） 2、納米組裝血紅蛋白修飾電極的制備 0.5mg羧基化的MWN3、可溶性（即羧基化的）多壁碳納米管的制備及表征 20mg MWNT30mL 30% HNO3 170 4h 冷卻至室溫 10002000 rpm離心3min去離子水洗滌到pH值56110烘箱干燥1h。（由

6、老師完成）紅外燈下恒重紅外表征 ，與未處理的MWNT對(duì)照。3、可溶性（即羧基化的）多壁碳納米管的制備及表征 20mg 在電解池中放入25.00mL （或10.00mL）0.1M pH=7.0 的 磷酸緩沖溶液，通氮除氧15min以上。 分別以Hb-MWNT-GCE、Hb-GCE為工作電極， 記錄循環(huán)伏安曲線。 觀察底液中是否有氧化還原峰參數(shù)：掃描速率：100 mV/s電位范圍：從+1.0 1.5 V方法：線性掃描法掃描方式：循環(huán)靈敏度：34、血紅蛋白的直接電化學(xué) 在電解池中放入25.00mL （或10.00mL）0.1M 加入25 L 1mol/L H2O2溶液, 使電解池中H2O2的濃度為1

7、.0 mmol/L。 分別以Hb-MWNT-GCE、Hb-GCE為工作電極， 記錄循環(huán)伏安曲線。 觀察氧化峰和還原峰哪個(gè)更大。參數(shù)：（掃描速率：100 mV/s 電位范圍：從+1.0 1.5 V方法：線性掃描法 掃描方式：循環(huán) 靈敏度：3） 分別以Hb-MWNT-GCE、 Hb-GCE 為工作電極，記錄陰極線性掃描伏安曲線。測(cè)出陰極峰電流 ipc，比較3條曲線ipc的大小。參數(shù)：（掃描速率：100 mV/s 電位范圍：從+1.0 1.5 V方法：線性掃描法 掃描方式：?jiǎn)蜗?靈敏度：3）5、過(guò)氧化氫的催化 加入25 L 1mol/L H2O2溶液,5、過(guò)氧化氫的6、米氏常數(shù)的測(cè)定 在電解池中加入

8、25.00mL 0.1M pH=7.0 的磷酸緩沖溶液， 通氮除氧15min以上。 以Hb-MWNT-GCE為工作電極，依次加入25 L 1mol/L H2O2溶液，使電解池中H2O2的濃度分別為0、1.0、 2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 mmol/L， 每加一次分別記錄陰極線性掃描伏安曲線，測(cè)出陰極峰電流ipc。參數(shù)：掃描速率：100 mV/s電位范圍：從+1.0 1.5 V方法：線性掃描法掃描方式：?jiǎn)蜗蜢`敏度：36、米氏常數(shù)的測(cè)定 在電解池中加入25.00mL 0.1M1、比較分別以Hb-MWNT-GCE、Hb-GCE為工作電極時(shí)，陰極線性掃描伏

9、安曲線ipc的大小。2、以1/ipc對(duì)1/H2O2作圖，求出米氏常數(shù)。五、數(shù)據(jù)處理1、比較分別以Hb-MWNT-GCE、Hb-GCE為工作電極1、 玻碳電極表面要處理干凈，否則會(huì)阻礙修飾膜的 電子傳遞 。2、 緩沖溶液中的空氣要徹底排除，防止氧氣對(duì)過(guò)氧 化氫的催化干擾。 六、注意事項(xiàng)1、 玻碳電極表面要處理干凈，否則會(huì)阻礙修飾膜的2、 緩沖溶1、比較處理前后多壁碳納米管的FT-IR譜圖并解釋 水溶性原因 3、Hb-MWNT-CS和Hb-CS修飾電極對(duì)過(guò)氧化氫催化 電流大小的比較及討論 2、血紅蛋白修飾電極上的直接電化學(xué)行為討論 4、探討血紅素蛋白質(zhì)對(duì)過(guò)氧化氫的催化機(jī)理 七、結(jié)果與討論1、比較處

10、理前后多壁碳納米管的FT-IR譜圖并解釋3、Hb-1、納米材料在電極表面修飾層內(nèi)作用和原因是什么 2、試說(shuō)明米氏常數(shù)Km的生物學(xué)意義 八、思考題1、納米材料在電極表面修飾層內(nèi)作用和原因是什么 2、試說(shuō)明米2吳益華. 血紅蛋白固定在Ti0.865O2納米片層間的直接電化學(xué)和電催化J. 上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2010, 27(1): 1-6. 3 張敏，程發(fā)良，蔡志泉，姚海軍. 血紅蛋白在納米金修飾電極上的電化學(xué)研究J. 化學(xué)研究與應(yīng)用，2008, 20(7):872-875. 4冶保獻(xiàn),周性堯.血紅蛋白在裸銀電極上的直接電化學(xué)及其分析應(yīng)用 J. 高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào),1996,(1) 九、參考文獻(xiàn)1李燕，高艷芳，劉俞辰，周宇，劉進(jìn)榮.血紅蛋白在二氧化鈰修飾電極上的直接電化學(xué)J.化學(xué)學(xué)