分子识别元件及其反应基础.ppt
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1、1,第二章 分子识别元件及其反应基础,2.1 概述,分子识别元件又称敏感元件,是具有分子识别能力的生物活性物质(如组织切片、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸、有机物分子等),是生物传感器最重要的组成部分;特点是能对靶分子(待测对象)具有特异性识别功能,2,2.2 酶及酶反应,酶:由生物体产生的具有催化能力的蛋白质酶的蛋白质性质:酶的催化性质:1)高度专一性,锁和钥匙的关系。这种关系在生物大分子的相互作用中具有普遍性,3,2.2 酶及酶反应,2)催化效率高,是其它催化剂的107-1013倍。3)催化条件要温和,极端条件下会失活。4)有些酶催化时需要辅酶 5)酶在体内的活力受多种方式调控 6)
2、酶促反应产生多种形式的信息变化,4,2.2 酶及酶反应,酶量表示方法 酶活力单位IU,一个活力单位指特定条件下,1min内能转化1M底物分子的酶量。酶比活力,指1mg酶所具有的酶活力,单位IU/mg 酶含量指每克或每毫升酶制剂中含有的活力单位数,IU/g或 IU/ml,5,2.2 酶及酶反应,酶的作用机理 1)降低反应活化能 活化能的定义,6,2.2 酶及酶反应,酶的作用机理2)结构专一性 即酶只能对特定的一种或一类底物起作用,这种专一性是由酶蛋白的结构特性所决定的。,可分为:相对专一性:这类酶对结构相近的一类底物都有作用。包括族专一性和键专一性。绝对专一性:有些酶只作用于一种底物,催化一个反
3、应,而不作用于任何其它物质。立体专一性:这类酶不仅要求底物有一定的化学结构,而且要求有一定立体结构。只对其中的某一种构型起作用,而不催化其他异构体。,7,2.2 酶及酶反应,酶的作用机理3)酶的辅助因子 酶的辅因子有辅酶或辅基,其主要作用是作为电子、原子或某些基团的载体参与反应并促进整个催化过程。(1)传递电子体:如 卟啉铁;(2)传递氢(递氢体):如 黄素单核苷酸(FMN)(3)金属酶:Zn2+Mg2+(4)传递碳基团:如 四氢叶酸;(5)传递磷酸基:如 ATP,GTP;,8,2.2 酶及酶反应,酶的作用机理,4)酶的活性中心,酶(Enzyme),1、特殊催化能力只局限于一定区域2、活性中心
4、往往位于凹穴处,活性中心有2个功能部位:结合域 催化域,9,2.2 酶及酶反应,酶的作用机理5)邻近效应和定向效应邻近效应:底物在活性中心的浓度极高定向效应:反应基团的分子轨道交叉,使分子间反应 近似于分子内反应,10,2.2 酶及酶反应,酶的作用机理6)诱导契合假说,11,2.2 酶及酶反应,酶的作用机理7)酶催化的化学形式共价催化:形成过渡态的中间物酸碱催化:质子供体与质子受体的催化 相关功能基团:羧基、氨基等,在中性条件下,有一半是酸形式、一半是碱形式。因此既可进行酸催化,又可进行碱催化,所以咪唑基是酶分子最有效、最活泼的一个功能基团。,12,2.2 酶及酶反应,酶促反应的米氏动力学,1
5、3,2.2 酶及酶反应,酶促反应的米氏动力学,为了要解释这一现象,Michaelis&Menten 提出了中间复合物学说。,14,2.2 酶及酶反应,酶促反应的米氏动力学,经推导后得出底物浓度与反应速度的关系方程,Km 米氏常数 由于 Km=(k2+k3)/k1,为复合常数。Km是酶的特征常数,经常表示酶与底物的亲和力。Km值越大,亲和力越小。,15,2.2 酶及酶反应,酶促反应的米氏动力学,酶动力学稳态期反应物质浓度变化,16,2.2 酶及酶反应,酶促反应的米氏动力学,Vmax S V=-Km+S根据米氏方程可以说明以下关系:当SKm时,Vmax S Vmax v=S=K S Km Km 这
6、时底物浓度低,酶没有全部被底物所饱和。,17,2.3 微生物反应,微生物反应的特点:1)与酶促反应的共同点 2)特殊性,18,2.3 微生物反应,微生物反应的类型:,根据物质代谢流向分为:,19,2.3 微生物反应,微生物反应的类型:,根据对营养的要求分为:,自养型,异养型,光能自养型:,化能自养型:,如:硝化细菌,如:绿硫细菌,动物,寄生腐生的细胞与真菌,新陈代谢,20,2.3 微生物反应,微生物反应的类型:,根据微生物反应对氧的需求分为:,新陈代谢,好氧型,厌氧型,兼氧型,枯草杆菌、青霉菌,大肠杆菌、酵母菌,破伤风菌,21,2.3 微生物反应,微生物反应的类型:细胞能量的产生与转移,高能化
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- 分子 识别 元件 及其 反应 基础
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