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）酶促反应产生多种形式的信息变化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1μM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/ml2.2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。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；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、活性中心往往位于凹穴处活性中心有2个功能部位：•结合域•催化域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2.2酶及酶反应酶的作用机理6）诱导契合假说催化反应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E+SE+SESESE+PE+P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。VmaxKm22.2酶及酶反应酶促反应的米氏动力学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。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。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[S]＜＜Km时,Vmax[S]Vmaxv=────=───[S]=K[S]KmKm这时底物浓度低,酶没有全部被底物所饱和。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：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合物：ATP来源：1）代谢物脱氢或脱水引起分子内能量重新分布，而形成的高能磷酸键转移给ADP生成ATP2）氧化磷酸化产生ATP,是指电子从NADH或FADH2经电子传递链传递给分子氧生成...
