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文檔簡介
生物學(xué)反應(yīng)中的物理量變化第1頁/共13頁光
顏色
物理量變化熱焓
阻抗
質(zhì)量
傳感裝置
第2頁/共13頁(一)生物反應(yīng)的熱力學(xué)1、熱力學(xué)第二定律ΔG=ΔH-T·ΔSΔG
:自由能
ΔH:熱焓ΔS:熵
T:溫度
ΔS很小,ΔG>0,放熱反應(yīng);
ΔS很大,ΔG<0,吸熱反應(yīng)。任何生物學(xué)反應(yīng)過程都伴隨著熱力學(xué)變化!!第3頁/共13頁(一)生物反應(yīng)的熱力學(xué)2、分子相轉(zhuǎn)換中的熱力學(xué)生物分子三維結(jié)構(gòu)(有序),由弱相互作用力(與熱有關(guān))維持測量:需采用稀釋溶液(排除分子內(nèi)部之間的作用)樣品量少于1mg
如量熱儀對蛋白質(zhì)和核酸樣品量需1mL,濃度<1%
應(yīng)用:日本建立了蛋白質(zhì)和突變體熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫第4頁/共13頁(一)生物反應(yīng)的熱力學(xué)3、分子間相互作用的熱力學(xué)分子結(jié)合力屬弱相互作用——高度的特異性測定(一次實驗測得一個分子上的多個結(jié)合位點)等溫線確定(恒溫)
流通式方法應(yīng)用:基于結(jié)構(gòu)信息的熱力學(xué)分析法對藥物和功能蛋白的設(shè)計和闡述結(jié)合機理,已建立數(shù)據(jù)庫第5頁/共13頁(一)生物反應(yīng)的熱力學(xué)4、酶催化反應(yīng)熱力學(xué)表1-1酶促反應(yīng)的摩爾焓變酶底物-ΔH/kJ·mol-1酶底物-ΔH/kJ·mol-1過氧化氫酶過氧化氫100NADH-脫氫酶NADH225膽固醇氧化酶膽固醇53青霉素酶青霉素G67,115葡萄糖氧化酶葡萄糖80胰蛋白酶苯甲酰-L-精氨酸29乙醇氧化酶乙醇180尿酸酶尿酸61已糖激酶葡萄糖28,75脲酶尿素49乳酸脫氫酶丙酮酸鈉62研制了一大批熱生物傳感器第6頁/共13頁(一)生物反應(yīng)的熱力學(xué)5、微生物細(xì)胞反應(yīng)的熱力學(xué)放熱活躍時約為pW(10-12W)如:大腸桿菌105~106個/mL,最大產(chǎn)熱為0.146J/s·mL放熱反應(yīng)變化←微生物細(xì)胞的總的活性變化可用于藥物、抑制劑等對細(xì)菌細(xì)胞活性的影響,微生物對各種底物的代謝能力、環(huán)境條件改變對微生物反應(yīng)的影響等等。第7頁/共13頁(二)生物發(fā)光1、生物發(fā)光是由于某些生物體內(nèi)一些特殊物質(zhì)(如熒光素)的氧化而產(chǎn)生的現(xiàn)象。螢火蟲的ATP依賴性發(fā)光E+ATP+LH2Mg2+E-LH2-AMP+PPiO2E-L
-AMP+H2O+
hvE:蟲熒光素酶LH2:還原熒光素O2過量放光量取決于ATP第8頁/共13頁(二)生物發(fā)光1、生物發(fā)光明亮發(fā)光桿菌NADH+FMN+氧化還原酶Mg2+FMNH2+NADO2EFMNH(OOH)-EFMN:黃素蛋白NADH:還原型輔酶ⅠRCHO:長鏈脂肪醛過量放光量取決于O2RCHOFMN+R-CO2H+E+H2O+hv藍(lán)綠色第9頁/共13頁(三)顏色反應(yīng)和光吸收1、顏色反應(yīng)顏色反應(yīng)色素葉綠色、類胡蘿卜素和其他雜色素等生物體與底物作用后產(chǎn)生顏色物質(zhì)酶第10頁/共13頁2、光吸收一些生物分子盡管不顯示顏色,卻有特征吸收峰。表1-2幾種物質(zhì)的顯色反應(yīng)及吸收波長物質(zhì)顯色試劑吸收波長/nm氨基酸茚三酮570,620蛋白質(zhì)雙縮脲,F(xiàn)olin660,540還原糖二硝基水楊酸,堿性酒石酸鹽540類固醇乙酸酐,硫酸,三氯甲烷625核糖核酸Biology試劑665(三)顏色反應(yīng)和光吸收第11頁/共13頁微生物反應(yīng)可使培養(yǎng)基中的電惰性物質(zhì)代謝為電活性產(chǎn)物。
當(dāng)微生物
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