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1、第二章 生物学反应中的物理量变化,生命科学技术学院,金丽虹,2,光,颜色,物理量变化,热焓,阻抗,质量,传感装置,3,（一）生物反应的热力学,1、热力学第二定律,G = H - T S,G ：自由能 H：热焓 S：熵 T：温度,S很小，G0，放热反应； S很大，G0，吸热反应。,任何生物学反应过程都伴随着热力学变化！,4,（一）生物反应的热力学,2、分子相转换中的热力学,生物分子三维结构（有序），由弱相互作用力（与热有关）维持 测量：,需采用稀释溶液（排除分子内部之间的作用） 样品量少于1mg 如量热仪对蛋白质和核酸样品量需1mL，浓度1% 应用：日本建立了蛋白质和突变体热力学数据库,5,（一
2、）生物反应的热力学,3、分子间相互作用的热力学,分子结合力属弱相互作用高度的特异性 测定（一次实验测得一个分子上的多个结合位点）,等温线确定（恒温） 流通式方法 应用：基于结构信息的热力学分析法对药物和功能蛋白的设计和阐述结合机理，已建立数据库,6,（一）生物反应的热力学,4、酶催化反应热力学,表1-1 酶促反应的摩尔焓变,研制了一大批热生物传感器,7,（一）生物反应的热力学,5、微生物细胞反应的热力学,放热 活跃时约为pW（10-12W） 如：,大肠杆菌105106个/mL，最大产热为0.146J/smL 放热反应变化微生物细胞的总的活性变化 可用于药物、抑制剂等对细菌细胞活性的影响，微生物
3、对各种底物的代谢能力、环境条件改变对微生物反应的影响等等。,8,（二）生物发光,1、生物发光,是由于某些生物体内一些特殊物质（如荧光素）的氧化而产生的现象。,萤火虫的ATP依赖性发光,E + ATP + LH2,Mg2+,E - LH2 - AMP + PPi,O2,E - L - AMP + H2O + hv,E：虫荧光素酶 LH2：还原荧光素,O2,过量,放光量取决于ATP,9,（二）生物发光,1、生物发光,明亮发光杆菌,NADH + FMN + 氧化还原酶,Mg2+,FMNH2 + NAD,O2 E,FMNH（OOH）-E,FMN：黄素蛋白 NADH：还原型辅酶 RCHO：长链脂肪醛,过量,放光量取决于O2,RCHO,FMN + R-CO2H + E + H2O + hv,蓝绿色,10,（三）颜色反应和光吸收,1、颜色反应,颜色反应,色素,叶绿色、类胡萝卜素和其他杂色素等,生物体,与底物作用后产生颜色物质,酶,11,2、光吸收,一些生物分子尽管不显示颜色，却有特征吸收峰。,表1-2 几种物质的显色反应及吸收波长,（三）颜色反应和光吸收,12,微生物反应可使培养基中的电惰性物质代谢为电活性产物。 当微生物生长和代谢旺盛时，培养基中生成的电活性分子和离子增多，其导电性增大，阻抗降低。反之亦然。,（四）阻抗变化,
