PDF《生物热分析 和生物量热分 析》

第4期中国科学基金0・学科进展 ・ 生物热分析 和生物量 热分析 周 传佩 ` t 陈文生`本刘义`周向明屈松生关*武汉大学化学 与环 境科学学 院,武汉

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t 湖北 省 药检 高 等专科 学校 , 武汉430064;

零湖北教 育 学院 , 武汉

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6 0 ) [摘要」综述 了生物 热分析 和生 物量热 分析对 生物 系统 的运 用.

认为二 者 与其 他 学科结 合对 于了解生命 系统的 复杂 生理 过程及 开拓物理 化学的理 论研究及技术 应用 等具 重要意义.〔关键 词」 生物热分 析.生物,热分析 , 热动力 学 量热分 析是生物分 析中的一 个 重要 方法.微量热技 术 和热 分析技 术在许 多科学 领域 内获得极 其 广泛 的应 用.20世纪70年代以来,生命 科学成为主导学科 , 处 于优 先发 展 的地位 . 目前 解 决生 命科学的最重 要特点 是多学 科性 的共 同探 索,如数学 、 物理、化学 、 医学 、 药学甚至控 制论等诸 学科的综 合应 用.微量 热技术 和热分 析技 术为现 代生物 分析 的重 要研 究手段 , 在生 命科学 研究方面也 起 到不 可忽略的作用 .

1 生 物热 分析所谓 热分析 , 是在程 序控 温下 , 测 量物 质的物 理 性质 与温度 的关 系的一类 技术 . 是一 类 多科 学通 用 的分 析测试技 术.所谓程序 控温,一般指线 性升温或线 性降温 , 当然 也包括恒 温、循环或非 线性升温 、 降温 . 定义中的 物 理性 质范围很 广,包括质量、温度、热量、力学 量、声学 量、光学量、电学 量、磁学量等.定义 中的物 质则 指 试样 本身,及其中间产 物及反应 物,如果 将来 自生物 系统的各 种物质作 为试样进行 热分析,就是所谓的 生物热分析 (iBothanllalAnalysis).即使 是 静态 下 的生 物 系统 , 也是我们 至今 所遇到的范围最 广、多种成分 组 成且 彼此交织在 一起的复杂 系统 , 近年来 由于高 灵敏 度热分 析 的出现 , 人们对生 物系统 的热 性质 研 究产 生 了极 大兴 趣,使生物热分析 获得快速发展.生物热分析主要 用 于对 类脂、蛋白质 、 生物膜 和酶等 的分 析研究 上.由于上 述 国家自然科学基金资助项 目,本文 于 2仪旧 年2月15日收 到.物质都 是生 物体 的基 本组成部 分,因此 可试 图通 过 对它 们热性 质 的分析测定 来了解生命 系统 的复杂 生 理过 程.(l)生物 大分 子 的结 构与功能 关系的热 分 析研 究某些具有 高 级结 构 的生 物 大分 子 如蛋 白质 、 核 酸等 , 其功能 与结 构有密切 的关 系.蛋白质 的 生物 活性 , 除与 氨基酸 的化学 序列 有关 , 还 由其 特殊 的空 间结构 ( 螺旋 结构 ) 所造 成.在一定条件 下,有序的螺旋结 构会 降解成 不规则 的卷 曲结构 而变性 . 用热 分析法 ( D S ) C 测 定蛋 白质 分 子热 变性时的 构型 变化 所产生 的烩变 及变 性温度,可探 讨溶剂对结 构 稳定 性 的影 响,还可从生物大分子热变性的DSC曲线 上,得出有关 大分 子结 构稳定程 度 的系列 热力学参 数及分解 的动 力学参数 . 目前 已有对核 糖核酸酶 、 溶菌 酶、肌球 蛋白、胰凝乳 蛋 白酶等蛋 白质热 变性 的 研究 , 测得这类蛋白质 的稳定能约为40一80kJ/mol,与理 论计算值相 吻合川.结合对蛋 白质 的研 究,.PG・olafsson等用 D S C 法检 测了19种固体 氨基 酸的分解 历程 , 根据 其DSC分解 曲线 的形 状及 数目建立 了鉴定 氨基 酸的 指纹图 .(2)类脂 的热分 析研 究类脂在生 物体中除 了用 于能 量贮 存外 , 主 要是 作为 重要 的结 构组 分存在 于 细胞膜 中.类脂 的相 变 温度与 它 的稳 定性 、 多 晶现 象 和分 子间的相 互作用密切相 关.利用热 分析 可以 测 定抗 菌素 、 抗 抑制剂 、 麻醉和镇 静剂 等 药物 对 类脂 相变的影 响;