PDF《生物热分析 和生物量热分 析》

类脂与胆DOI: 10.

16262 /j . cnki .

1000 - 8217. 2000. 04.

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2 2 中国科学基金仅城 〕 年 固醇 的作 用;

类脂从 液 晶态 转变为凝 胶态 的影 响因素以及类 脂相 变温度 与 双分 子层 中流动 的碳 氢键 之 间的关 系等 . (

3 ) 生 物膜 的热 分析研 究生物膜 是 由脂 类、蛋白质 及少 量多糖组成 的一 种薄 膜结 构,它与生命过程的物 质代谢、能量转换、信息传 递、细胞 识别 、 细胞 起 源及 生物进 化 等密 切相 关.近年来人 们关 于生 物膜 的研 究 已成 为 当前分 子生物学 中最活 跃 的领域 之一 . 人 们用 物理 学和生 物 学技 术证 明膜流 动性是膜结构的一 个基本特征,是膜行使 多种功能的重要体现.所谓生物膜的流动性,是指 它 的组成 成分 的代谢 更新 , 分 子运 动 以及 状态的改变 等.如膜 分子可随条件 的变 化,既可 处于晶态也 可处 于液 晶态 , 则由晶态 向液晶态 转变的结 果是 膜 的流动性 增加 . D S C 法 已成 为生 物 膜研 究的重要 方法 , 可通 过测定膜的热 致相变温度 、 相变焙、相变嫡 及协 同性 相变单元的大小 , 对 与膜 结构和功能有 关 的机理进 行 研究 . 近年 来人 们在 研究 药物 的吸收作 用时,认为药 物与 膜脂成分的相互 作用引起膜流动性 的改 变可 能是 药物作 用 的最重 要 方式 . 目前已对植 物细胞 膜、支原 体膜、细菌膜、动物细胞膜及近 年热 门的BL膜进行了热 相变研究.此外,膜的流动 性 对酶 的活性 影 响很大 . 由于生 物膜 的稳 定 性关 系到生 物细 胞的正常生 理代谢、生物体的生死存亡 、 药物 的正 常吸 收等 , 故将 热分 析用 于生 物膜 的 研究 , 有重 大 的现实 意义 , 可帮 助我们 进行 许 多有 意义的探 索.(4)生物 体 中水 的热分 析研究 水 是生 命物 质 的主要 组成 部分 . 人体 能 生存是 因为机 体能不 断地与外环境 进行新陈代谢 , 水则 为 这种代 谢 的介 质.人们从 分子生物学的研究 得知,大分子构 象 的变 化 是生 命过程的主要体现,水的存 在则是 使得生 物 大分 子结构 稳定的重 要 因素 . D N A 分子 要维 持双螺旋的结 构,水含量必须大于30%;

人工 膜要维持双层结构,水含量也须大于20%以上.没有 水便 没有 蛋 白质 . 不 同蛋 白质 内水含 量须 大于不 同特定值 时,蛋白质 才具 有活性 , 才 能发挥 其 生物 功能.用热分 析方 法可 以对生命体 系 中不 同状 态 的水量进 行测 定,还可进 行水对生物大分 子结构及其 对结 构稳定 性 的影 响等 方面 的研 究.如用DCS法可以 很 方便快 速 地测定 细胞 和 生物 大分 子 中的游 离水 量和 结合 水量.例如:测定卵磷脂在0℃附近的熔 融热 , 就可 计算 出游 离水 的含 量,剩下的便是 结 合水 . 另外 , 还 可直 接测量不同水含 量下 生物大分子结构稳 定性 的热 力学参 数.付亚珍 等人[ 〕 用Dcs法对 牛血 清 白蛋 白、溶菌酶 等蛋白质 的 热稳 定性 进行了分析 , 还测定了H个高纯 水合蛋白质 曲线 , 找 出其含水 量对 其 热稳 定性的影 响,对揭示蛋白质 的 变性过 程及 蛋 白质和 水之 间的相 互作 用机理 提供 有 意义 的数据 , 有助 于研 究生 物大分 子 的结构 和功 能.除此之 外,热分析 在药 学研究 和 药物生 产中,在医学和微生 物学 中都 有广泛 的应 用.如药物 成分 的 分析 , 药物 纯度 的测 定,乃至于人的血 液分析,羊水分析 , 皮肤、毛发、骨组 织的分析 等.因此 对生物试 样 的生 化研 究,热分析法可 获取 更多有关生物体 的热力学 及动 力学信 息.2生物 盘热 分析化学反 应及 生物 化学反 应都 伴随 着一 系列 的热 效应,而且这 些热 效应与反 应物的变 化间有定 量的相关性 . 将基于测量 化学 、 生物 化学 、 生 物过程 的温 度 变化 或热 变化 的速 率来确 定待 测成 分 含量 的学科 称 为分析 量 热学 ( A n a v l t i c a l c a l i o r m e ty r ) , 而这 种用 量热法来处理分析问题的工作称之为量热分析(ealo`met五. A n 沮y s i s ) . 它 与热分 析在 指定 物理性 质 为温度 和热量时 , 二者 是相 同的,如果 分析 的 系统是 属 于生 物化学及生物过程,即称为生物量热分析(Bi o e a l 而met五e A n a l y s i s ) . 生物 产热 过程的强 度低、反应速率慢、周期长,因此用一 般 的量热 技术 很难 获得 满意 的结果 . 微量 热分 析技 术是 近代 热化学,尤其是生物 热化学领域 的基本 实 验手段 , 它用 于生 物系统的研 究有许多独特之 处.如它具有 能直 接监 测生 物系统 所 固有 的热 过程 , 不需 要 添加任 何试 剂,可直 接检 测离体 的生物 组织 和悬 浮液 , 灵敏 度高,能准确 测定 缓慢 过程 的热 效应 等特 点.尽管生物量热缺乏 特异性,但由于 生 物系统 本 身所 固有 的新 陈 代谢 特异性,因此这种非 特异 性 的方法 可得 到用 特异性 方 法得 不到 的结果 . 在量 热分析中所 需要 的热 量 计种 类很多,微热量计 多采用 热导 孪生式结构,即在量热 腔和恒温块 之 间装置 多对热 电偶 ( 热电堆),当反 应体系中有 热 量释 出时 , 它将 经过热 电堆 传递 给 环境 . 同时 , 热电堆把 量 热腔 与恒 温块 之间的温 差 转换 成 电信 号,经放大后用 记 录仪 记录下来 , 随着 反应过程的终 止和热量 的传 出,反应 系统的温度 与环 境的温度渐趋于平衡 , 根据 记录仪 上给出的数值 绘成 热谱 图,就能得 到反 应过程中的不 同信 息.近代热量计已向微 量化、自动化 、 多功 能化 的方 向迅速 发展 . 能直接 用于第4期周传佩等 : 生 物热分析和生 物量 热分析 测量各种 缓慢过 程 的微 小 热效 应,使过去不 能 直接 测量 的生 化、生物 代 谢过 程 的热 效应(如细菌生 长、酶催化 动力学 过程等 ) 能够直接 测量 , 且可 连续自动 跟踪 和监 测各种 慢过 程的热效 应,从静态和 动态的角度来研 究它们 .