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超高压实验设备处理中的化学和生物反应

文章来源:/news/146.html 发表时间:2019-05-08
  超高压实验设备处理材料时发生哪些生物化学反应?
大自然存有很多的自发过程,比如水由高空向低处的自养游动;热由高溫物块向底温物块的自养传送;铁在湿冷气体时会自動锈蚀;强碱和强酸饱和溶液相混和会自動产生中和反应等。
自发过程必须满足以下条件
(1)单向性会自动地向一个方向进行,不会自动地向相反方向进行。 反方向进行,需要外力。
(2)它有做功的潜力。例如,滚下山的岩石可以推动其他物体做功。
(3)有一定的限度,石头滚到山脚下,就不会滚动,达到平衡。
如果化学反应发生在等温等压体系中,那么反应的吉布斯自由能变化△G就是反应自发方向的热力学判据。自发反应总是朝着降低系统总吉布斯自由能的方向进行。因此,当化学反应中的反应公式发生变化时,吉布斯自由能变化△Gm是一个重要参数,其负值定义为化学反应的亲和力(affinity)A,也称为反应的驱动力。
一般认为,在超高压条件下,生物聚合物固体结构中的非常见键如氢键、疏水键和离子键发生变化,导致蛋白质变性、淀粉糊化、酶失活、细胞膜破裂、细菌组分泄漏、生命活动停止以及微生物细胞的破坏和死亡。蛋白质的氨基酸缩合结合、维生素、香气成分等低分子化合物是常见的结合物,在超高压下不会被破坏,可以完全保留。根据实验结果,通常状况下 200-300Mpa 病原体灭活;300-400 Mpa 结核菌、醋酸菌灭活;300-600 Mpa 病菌、病原菌灭活;800-1000 Mpa 芽孢灭活;超过400 Mpa的酶失活;400 Mpa以上蛋白质的第三和第四结构被破坏,发生不可逆变性。400-600 Mpa淀粉的氢键断裂并糊化。
超高压标准下的蛋白质变性

蛋白质变性(denaturation)

                                         超高压试验设备

在某些物理或化学因素的作用下,天然蛋白质的紧密结构破坏了其特定的空间结构,导致物理化学性质的变化和生物活性的丧失,如酶催化活性的丧失,激素活性的丧失称为蛋白质变性。蛋白质变性后,分子结构松散,不能形成晶体,溶解度下降。同时,其粘度增加,生物活性降低,易于被蛋白酶水解。
蛋白质的变性主要是由于蛋白质分子内部结构的破坏。天然蛋白质的空间结构由氢键等二级键维持,变性后二级键被破坏,蛋白质分子从原来有序的卷曲紧密结构变为无序的松散拉伸结构(但一级结构没有改变)。因此,位于分子内部的大量疏水基团暴露在分子表面上,而亲水基团在表面上的分布相对减少,使得蛋白质颗粒不能与水相溶解并失去水膜,这容易导致分子相互碰撞并聚集和沉淀。
超高压实验设备造成蛋白质变性的缘故分成数学和生物学要素两大类。数学要素除开加热、充压以外也有紫外光直射、超音波的功效等;生物学要素有强碱、强酸、尿素、金属镉盐、十二烷基磺酸钠(SDS)等。
变性不是不可逆转的变化。当变性程度相对较低时,如果去除变性因子,一些蛋白质仍能恢复或部分恢复其原始构象和功能。变性的可逆变化称为复性。许多蛋白质被严重损坏,在变性过程中无法恢复,这被称为
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