蘋果酸脫氫酶（MDH）活性測定：細胞代謝穩態的關鍵調控者

蘋果酸脫氫酶（Malate Dehydrogenase，MDH，EC 1.1.1.37）是一類廣泛存在于生物界的脫氫酶，在動物組織、植物器官、微生物細胞及體外培養細胞中均有分布，是維持細胞代謝穩態的關鍵酶之一。其酶促反應具有明顯的亞細胞定位特異性：線粒體中的 MDH作為三羧酸循環（TCA 循環）的核心酶組分，催化蘋果酸氧化生成草酰乙酸，為 TCA 循環的持續進行提供關鍵中間產物；而胞漿中的 MDH則催化逆反應，即草酰乙酸還原生成蘋果酸，二者協同維持胞內蘋果酸與草酰乙酸的平衡。

草酰乙酸作為代謝網絡中的重要節點分子，不僅是 TCA 循環的關鍵中間物，還可通過轉氨基作用生成天冬氨酸，參與尿素循環、嘌呤合成及氨基酸代謝，同時也是糖異生途徑的起始底物之一。因此，MDH 的活性直接調控細胞內能量代謝（線粒體氧化磷酸化）、蘋果酸 - 天冬氨酸穿梭系統（胞漿與線粒體間 NADH 的轉運）、活性氧（ROS）清除（通過維持 NADPH/NADP + 平衡）及生物脅迫抗性（植物抗病、微生物抗逆）等多種生理過程，是評價細胞代謝狀態的重要指標酶。

根據酶促反應依賴的輔酶類型，MDH 可分為兩類：NAD - 依賴型 MDH（NAD-MDH） 和NADP - 依賴型 MDH（NADP-MDH） 。二者在分布上存在顯著差異：原核生物（如細菌）中通常僅含有 NAD-MDH，而在真核細胞中，NAD-MDH 主要分布于細胞質基質和線粒體基質中，NADP-MDH 則多存在于葉綠體（植物）、過氧化物酶體等細胞器中，本次實驗聚焦于 NAD-MDH 的活性測定。

測定原理

基于 NAD-MDH 催化的可逆反應特性，本次實驗采用還原方向反應進行活性測定，即利用 NAD-MDH 催化草酰乙酸（底物）在 NADH（還原型輔酶）的參與下還原生成蘋果酸，同時 NADH 被氧化為 NAD+（氧化型輔酶）。反應式如下：

草酰乙酸 + NADH + H? → 蘋果酸 + NAD?

由于 NADH 在紫外光區（340nm 波長）具有特異性光吸收（摩爾吸光系數 ε=6220 L?mol?1?cm?1），而 NAD + 在該波長下無明顯吸收，因此反應過程中 340nm 處光吸收值的下降速率與 NAD-MDH 的活性呈正相關。通過紫外分光光度計或酶標儀實時監測 340nm 處吸光度的變化，根據吸光度下降速率即可計算出樣品中 NAD-MDH 的活性。

三、需自備的儀器和用品

為確保實驗順利開展，需提前準備以下儀器設備及耗材，所有儀器需在實驗前進行校準，耗材需經無菌處理（如需測定無菌樣品）或清潔處理，避免雜質干擾酶促反應：

紫外分光光度計 / 酶標儀：需具備 340nm 波長檢測功能，支持連續監測（動力學模式），分光光度計需配套石英比色皿適配的比色池，酶標儀需支持 96 孔板（建議為紫外透明板，如石英材質或專用紫外 96 孔板）檢測，分辨率不低于 0.001 Abs。

臺式離心機：最大轉速不低于 12000×g，支持 4℃低溫離心（用于樣品勻漿后的沉淀去除，避免蛋白雜質干擾），需配備 1.5mL 或 2mL 離心管適配轉子。

恒溫水浴鍋：溫度控制精度 ±0.5℃，可穩定維持反應溫度（通常為 30℃或 37℃，具體根據物種最適溫度調整），需提前預熱至設定溫度。

2. 樣品處理與加樣工具

可調式移液器：量程覆蓋 10μL~1000μL（建議配備 10μL、100μL、1000μL 三種規格），需配套相應規格的無菌吸頭（低吸附吸頭優先，減少酶蛋白吸附損失），使用前需校準移液精度。

微量石英比色皿 / 96 孔板：若使用分光光度計，需準備光程為 1cm 的微量石英比色皿（容積約 500μL~1mL），石英材質可避免紫外光吸收干擾；若使用酶標儀，需選擇紫外透明 96 孔板（不可使用普通塑料板，其會吸收 340nm 紫外光），建議為平底設計以保證檢測一致性。

蒸餾水：需為超純水（電阻率≥18.2 MΩ?cm），用于配制緩沖液、稀釋樣品及清洗儀器，避免離子或有機物污染影響酶活性。

其他輔助耗材（根據樣品類型準備）：如組織勻漿器（用于動物 / 植物組織樣品破碎）、無菌離心管（1.5mL/2mL）、移液器吸頭盒、一次性手套、無塵紙等。