亞鐵血紅素蛋白在哺乳動(dòng)物生理機(jī)能上發(fā)揮著多重作用，包括存儲(chǔ)、運(yùn)輸氧氣，線粒體中的電子傳輸，而線粒體是高能量分子ATP（腺苷三磷酸）合成的地方。伴隨著亞鐵血紅素組織的不一樣，亞鐵血紅素蛋白的UV -Vis吸收光譜也會(huì)發(fā)生改變。這篇應(yīng)用文摘里，我們就著重講解使用Spark光譜傳感器套件對(duì)亞鐵血紅素蛋白中的血紅素，肌血球素和細(xì)胞色素C進(jìn)行吸光度檢測(cè)。

背景

亞鐵血紅素蛋白是一種金屬蛋白，主體為鐵原子周圍攜帶卟啉輔基官能團(tuán)。亞鐵血紅素光能團(tuán)與蛋白質(zhì)相連，而且完全需要依靠蛋白質(zhì)來發(fā)揮其生物功能性。血紅素和肌血球素血紅蛋白非常相似，都是哺乳動(dòng)物用來存儲(chǔ)和運(yùn)輸氧氣的主要機(jī)體。細(xì)胞色素C金屬蛋白是線粒體中電子傳輸?shù)闹匾镔|(zhì)，而線粒體是合成ATP的重要媒介。

亞鐵血紅素鍵合金屬蛋白能產(chǎn)生吸收帶，并伴隨著官能團(tuán)的狀態(tài)變化而發(fā)生改變，我們就能利用亞鐵血紅素紅蛋白在UV-Vis波段吸收光譜的改變對(duì)其進(jìn)行特征研究。

為了證實(shí)這一點(diǎn)，海洋光學(xué)使用Spark-VIS光譜傳感器和直連的樣品采樣附件，對(duì)亞鐵血紅素蛋白中的血紅素，肌血球素和細(xì)胞色素C的吸光度光譜進(jìn)行檢測(cè)。Spark-VIS作為海洋光學(xué)首 款光譜傳感器，它使用固態(tài)光學(xué)部件取代傳統(tǒng)的光柵分光部件，價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，性能又優(yōu)于二極管檢測(cè)器，而且光譜范圍可覆蓋整個(gè)可見光波段（380-700nm）的檢測(cè)，因此對(duì)于教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)簡(jiǎn)單 搭建吸光度、熒光和顏色測(cè)量非常適用。

實(shí)驗(yàn)搭建

血紅素（Sigma H-7379），肌血球素（Sigma M-0630）和細(xì)胞色素C(Sigma C-3131)配制成1mg/mL的水溶液，在根據(jù)測(cè)試需求稀釋到低于1AU的低濃度樣品，移液到比色皿中待測(cè)。搭建的裝置使用Spark-Vis，自帶白光LED的比色皿支架，積分時(shí)間設(shè)置為3.5ms，平均次數(shù)設(shè)置50，平滑度設(shè)置10。

測(cè)試結(jié)果

金屬蛋白的吸光度光譜如下圖圖1。

圖1. 使用Spark-VIS，比色皿支架和白色LED測(cè)定的亞鐵血紅素蛋白光譜

不同的蛋白（攜帶不同的亞鐵血紅素基團(tuán)）表現(xiàn)出來的吸光度光譜很類似，但也存在一些差異?；谖展庾V形狀——亞鐵血紅素基團(tuán)的狀態(tài)差異——鐵原子在亞鐵血紅素基團(tuán)內(nèi)發(fā)生氧化并伴隨著高鐵血紅蛋白和正鐵肌紅蛋白生成，細(xì)胞色素C（圖3）的氧化（圖2）。

圖2. 金屬蛋白中亞鐵血紅素鐵原子的氧化，伴隨著高鐵血紅蛋白（上），正鐵肌紅蛋白（下）的生成

圖3. 細(xì)胞色素C氧化后的吸收光譜

結(jié)論

通過簡(jiǎn)單的吸光度測(cè)量，我們可以判定蛋白質(zhì)和其他生物樣品的差異。在這個(gè)應(yīng)用案例中，通過測(cè)量吸光度光譜，我們能判斷亞鐵血紅素蛋白基團(tuán)在生物功能上發(fā)生變化的一些具體信息。而Spark光譜傳感器在體積、價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，使得生命科學(xué)研究和教學(xué)應(yīng)用更簡(jiǎn)易。