微量热法研究单底物酶促反应的热力学和动力学性质及过渡态的分析

用LKB-2107型微量热系统, 测定了漆酶催化氧化3, 4-二羟基苯甲醛、邻甲氧基酚、邻苯三酚、3, 4, 5-三羟基苯甲酸反应的热谱图, 利用热谱图计算了米氏常数(Km)、反应速率常数(k2)和热力学参数(ΔrHm, ΔG0, ΔT^≠, Ea, ΔST^≠)。并应用过渡态理论对其催化过程进行了分析。结果表明: 稳定过渡态结构有利于酶促反应, 酶-底物在反应物时相互作用仅仅是降低酶的催化效率。提出两种可能提高酶催化效率的方法。由活化熵(ΔST)<0得出酶-底物在过渡态的结构较酶-底物复合物的结构更为有序。     

用微量热法研究漆酶和过氧化氢的反应

漆树酶是含铜酶。在酶系统中属于一种选择性较差的氧化酶,它能与许多还原底物作用,同时亦能还原分子氧生成水。在这些反应中漆酶中的三个不同的氧化还原活性中心和其作用途径常常是研究中的主要对象。在无氧条件下,漆酶被底物还原后,可用氧再氧化,实验表明,酶分子中的Cu2~+—Cu~(1+)循环是催化机理的一部分。1970年Farver等人在研究漆树酶与过氧化氢之间的反应时发现,漆树酶与过氧化氢有一种特殊作用,二者会生成一种稳定的具有高亲合力的复合物,该复合物不会被氧再氧化,其反应可用下式表示:式中L-Cu(Ⅱ)表示含二价铜的漆酶分子,二价铜在此反应中起活性中心的作用。本工作中,用微量热法测量了漆树酶与过氧化氢反应的一些热动力学性质。     

羊肝源穿山龙薯蓣皂苷-α-L-鼠李糖苷酶的分离及其动力学特性

对羊肝中含有的水解穿山龙薯蓣皂苷鼠李糖糖基的穿山龙薯蓣皂苷-α-L-鼠李糖苷酶进行了分离、纯化, 并对其动力学特性进行了研究. 结果表明, 粗酶液经DEAE-Cellulose离子交换层析柱纯化后, 其比活提高了19.9倍. 在pH＝6.8、反应温度为42 ℃、反应时间为8 h和底物浓度为23 mmol/L的条件下, 该酶达到其最高活力. 在10—200 mmol/L范围内, Fe3+和Cu2+对酶活力有明显的抑制作用, Mg2+和Zn2+对酶活力有微弱的激活作用, 而Ca2+对酶有较强的激活作用. 采用SDS-PAGE方法测得酶蛋白分子量为71000. 选择穿山龙薯蓣皂苷、人参皂苷Re和芦丁为酶反应底物, 进行酶的底物专一性研究发现, 穿山龙薯蓣皂苷-α-L-鼠李糖苷酶对其底物具有高度专一性.     

固定化细胞酶法拆分N-乙酰-D,L-3-甲氧基丙氨酸

利用氨基酰化酶固定化细胞酶法拆分了N-乙酰-D,L-3-甲氧基丙氨酸. 考察了温度、pH值、底物浓度、金属离子和拆分时间对酶促反应的影响. 确定了氨基酰化酶固定化细胞手性拆分N-乙酰-D,L-3-甲氧基丙氨酸的最佳工艺条件为pH=7.0, 反应温度50 ℃及底物浓度500 mmol/L. 10^-4 mol/L的Co²⁺和Mg²⁺对氨基酰化酶有显著激活作用, Cu²⁺和Zn²⁺对酶促反应有明显抑制作用. 在最佳条件下, 氨基酰化酶固定化细胞对N-乙酰-L-3-甲氧基丙氨酸的摩尔转化率达96%.     

微量热法研究漆酶和3,4,5-三羟基苯甲酸的反应

用LKB－2107型微量热系统，在不同的温度（pH＝7．4）条件下，测定了3，4，5－三羟基苯甲酸与漆酶反应的摩尔反应烙、米氏常数、反应速率常数、漆酶的活性并计算了结合能、活化自由能、活化能和活化烟等．在此基础上，应用过渡态理论，从能量变化的角度，对其催化过程进行了分析．由活化摘（△S＜0）得出酶－底物过渡态的结构较酶－底物复合物更为有序的结论．     

重组大肠杆菌细胞不对称还原4-氯乙酰乙酸乙酯合成(R)-(+)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯

 从赭色掷孢酵母(Sporobolomyces salmonicolor ZJU0105)中克隆出NADPH依赖型醛基还原酶基因,构建了重组大肠杆菌E.coli BL21(pET28-ALR0105), 该工程菌可以高效地表达醛基还原酶. 将重组细胞用于催化4-氯乙酰乙酸乙酯不对称还原,合成出具有光学活性的(R)-(+)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯. 实验发现,在加入适量辅酶及辅酶再生酶的条件下,利用重组细胞催化还原反应可以获得比使用赭色掷孢酵母更高的转化率、产率和ee值,得到了几乎是光学纯的(R)-(+)-型产物,从而解决了酵母细胞催化此类反应ee值较低的问题. 考察了辅酶及共底物的添加、底物和产物的浓度、pH值、温度以及菌体密度等因素对还原反应的影响. 结果表明,不对称还原反应必须在辅酶NADPH和辅酶再生酶系及共底物葡萄糖的参与下进行; 底物和高浓度的产物对还原反应有一定的抑制作用; 当pH＞6.0时,反应的转化率及产率都显著降低; 高密度重组细胞可以减小底物的抑制作用.     

单种群杆菌生长反应扩散型动力学方程的数值模拟研究

本文以细胞生物学理论为基础，细菌细胞发育周期形态和群体细菌分裂相数量的变化为依据，针对单种群杆菌生长问题，应用非线性系统动力学方法，建立了其状态演化的反应扩散型动力学方程，并对该体系的行波解进行数值模拟研究和相应的奇异变形杆菌波动过程中活菌数的实验观察，以完善生物波理论做了有益的探索。     

非专一性酶催化壳聚糖水解反应的特性

某些非专一性酶对壳聚糖具有一定的降解作用，具有普遍的壳聚糖酶的活性。α-淀粉酶对壳聚糖的降解作用受温度、底物浓度、酶浓度、反应时间、pH等因素的影响，其最佳反应条件为壳聚糖浓度20g/L，酶浓度4g/L,pH值6.0，反应温度50℃。降解反应初期是以内切的方式进行，所得到的壳寡糖具有较低的分散度。     

微量热法研究漆酶和3,4,5—三羟基苯甲酸的反应

用ＬＫＢ－２１０７型微量热系统，在不同的温度（ｐＨ＝７．４）的条件下，测定了３，４，５－三羟基苯甲酸与漆酶反应的摩尔反应焓，米氏常数，反应速率常数，漆酶的活性并计算了结合能，活化自由能，活化能和活化熵等。在此基础上，应用过渡态理论，从能量变化的角度，对其催化过程进行了分析，由活化熵（△Ｓ＾≠Ｔ〈０）得出酶－底物过渡态的结构较酶－底物复合物更为有序的结论。     

吲哚酚显色底物的合成及其在微生物检测中的应用研究进展

吲哚酚显色底物是由作为产色原的吲哚酚或其取代物与酶底物间接缩合而成,其合成主要包括中间体乙酸1-乙酰基-吲哚-3-基酯的合成及其与酶底物的衍生物缩合两部分。中间体可以通过以取代苯胺、邻氨基苯甲酸、邻氯苯甲酸等为起始物合成,而其再与酶底物的衍生物如乙酰溴代糖、酰卤、三氯氧磷、氯磺酸等反应可得到相应的各种显色底物。吲哚酚显色底物应用于微生物检测,依据特异性酶与相应底物的特异性反应,一般通过显色培养基技术来实现,不同的显色底物针对的酶及其应用于检测的微生物会有所不同。     

Schiff碱药物对产气杆菌代谢抑制的热力学研究

用微量热法测定产气杆菌在不同温度条件下受到Schiff碱药物抑制的热谱曲线, 根据其指数生长期的热谱信息, 确定它在不同温度条件下的生长速率常数和反应活化能, 找出了该细菌的最佳生长温度。同时借用化学反应中的过渡态理论, 得到一系列热力学参数, 对细菌在受到抑制时的生长代谢进行了热力学分析。     

ADSORPTION OF MACROPOROUS PHOSPHONIC ACID RESIN FOR INDIUM

The adsorption kinetics and mechanism of a nrovel chelate resin, macroporous phosphonic acid resin (PAR) for In(Ill) were investigated Tile statically saturated adsorption capacity is 216mg&#183;g^-1resin at 298K in HAc-NaAc medium. Tire apparent adsorption rate constant is k298=4.84&#215;10^-5 s^-1. Tile adsorption behavior of PAR for In(Ill) obeys the Freundlich isotherm. The thermodynamic adsorption parameters, enthalpy change △H, free energy change △G and entropychange △S of PAR for In(Ⅲ) are 11.5kmol, -12.6kJmol and 80.8Jmol.K, respectively. The apparent activation energy is Ea=3.5k.l/mol. Tire molar coordination ratio of the functional group of PAR to In(Ⅲ) is about 3:1.     

细菌生长的热动力学性质的研究

前文报导了大肠杆菌在不同培养基中生长的速率及热力学函数.本文在此基础上又测定了不同细菌在相同培养基中生长的规律.细菌生长是一系列非常复杂的过程,为便于研究,使复杂问题简单化,我们采取与过渡状态理论类似的模式进行处理,得出了一些热动力学函数,这些数据为进一步探讨这一复杂过程提供了有用的信息.     

Lu(Et2dtc)3(phen)的生成反应焓变、摩尔热容和恒容燃烧能测定

A ternary solid complex Lu(Et₂dtc)₃(phen) has been obtained from the reaction of hydrated lutetium chloride with sodium diethyldithiocarbamate (NaEt₂dtc), and 1,10-phenanthroline (o-phen·H₂O) in absolute ethanol. IR spectrum of the complex indicates that Lu³⁺ binds with sulfur atom in the Na(Et₂dtc)₃ and nitrogen atom in the o-phen. The enthalpy change of liquid-phase reaction of formation of the complex, Δ_rH_m^Ө (l), was determined to be (-32.821 ± 0.147 ) kJ·mol^-1 at 298.15 K by an RD-496 Ⅲ type heat conduction microcalormeter. The enthalpy change of the solid-phase reaction of formation of the complex, Δ_rH_m^Ө (s), was calculated to be (104.160 ± 0.168) kJ · mol^-1 on the basis of an appropriate thermochemistry cycle. The thermodynamics of liquid-phase reaction of formation of the complex was investigated by changing the temperature of liquid-phase reaction. Fundamental parameters, such as the activation enthalpy (ΔH_≠^Ө), the activation entropy (ΔS_≠^Ө), the activation free energy (ΔG_≠^Ө), the apparent reaction rate constant (k), the apparent activation energy (E), the pre-exponential constant (A) and the reaction order (n), were obtained by combination the reaction thermodynamic and kinetic equations with the data of thermokinetic experiments. The molar heat capacity of the complex, c_m, was determined to be (82.23 ± 1.47) J·mol^-1·K^-1 by the same microcalormeter. The constant-volume combustion energy of the complex, Δ_cU, was determined as (-17 898.228 ± 8.59) kJ·mol^-1 by an RBC-Ⅱtype rotating-bomb calorimeter at 298.15 K. Its standard enthalpy of combustion, Δ_cH_m^Ө, and standard enthalpy of formation, Δ_fH_m^Ө, were calculated to be (-17 917.43 ± 8.11) kJ·mol^-1 and (-859.95 ±10.12) kJ·mol^-1, respectively.     

细菌光合反应中心Q~A和Q~B间电子转移反应的量子化学研究

用量子化学半经验的AM1和密度泛函DFT(BELYP/6-31G(d))方法分别优化了质体醌MQ1(Q~A)、泛醌UQ1(Q~B)及其阳离子自由基的结构。用Nelsen方法计算了电子转移反应MQ1-UQ1→MQ1UQ^-~1的内重组能λi。用线性反应坐标方法构造了该电子转移反应的双势阱,两透热势能面在反应坐标R≈0.30处相交。对该电子转移体系进行闭壳层的单点计算,并用Koopmans定理计算了体系的分裂能△,得到△随线性反应坐标R的变化关系。结果表明,在R=0.342处△有一极小值,从而得到该电子转移反应的电子转移矩阵元Vrp,并由此确定了反应的过渡态。在此基础上,用两球模型计算了反应的溶剂重组能λ0。本文还计算了该电子转移反应的活化自由能△G。最后,根据Marcus电子转移理论计算了该反应的速率常数ket为5.93×10^4s^-^1,由此得到该反应的半衰期与文献报道的结果一致。     

密度泛函理论研究温度和取代基对4-亚芳基亚氨基-1,2,4-三唑-3(2H)-酮气相热分解的影响

采用密度泛函理论(DFT)方法, 在B3LYP/6-31＋＋G(d,p)水平上研究了4-亚芳基亚氨基-1,2,4-三唑-3(2H)-酮及其类似物的气相热分解反应. 从热力学性质、几何结构参数、自然电荷分布、温度效应等角度探讨不同取代基对标题物热分解反应的影响. 结果表明: R (R＝H, CH2CH2CN)取代基对反应影响很小; 而苯环上Y (Y＝MeO, Me, H, Cl和NO2)取代基对活化自由能(ΔG≠)、键长(ΔR≠)、键角(Δα≠)和自然电荷(Δq≠)变化的影响与Hammet常数(σ)呈现线性关系ΔP≠＝ρσ＋C (P＝G, R, α和q, r＞0.95). 给电子基团使得相应的活化自由能降低, 键长变短, 键角变大, 自然电荷增加; 吸电子反之.     

用DSC研究阻燃PET的结晶性和结晶动力学

<正> 聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是一种熔点较高的结晶性聚合物,其结晶性和结晶动力学已得到了广泛的研究。我们最近合成的一种含磷聚合物(或齐聚物)聚苯基磷酸二苯砜酯(PSPPP),可作为PET纺丝较为理想的阻燃剂。当PET中添加5wt％的这种阻燃剂时,其极限氧指数可达到30。然而,有关这种阻燃剂的加入对PET结晶特性的影响方面的研究鲜见报道。本文用DSC方法研究了阻燃剂添加量的多少对PET结晶程度的影响,并且对纺制阻燃PET纤维的实用添加量5wt％的试样进行了结晶动力学研究。     

环丙基硅烯的理论研究: 环丙基硅烯C3H5SiH的重排反应及其机理

本文用限制的Hartree-Fock解析梯度方法在3-21G和6-31G^*水平上对环丙基硅烯的重排反应及其机理进行了从头算研究。以6-31G^*优化构型作了二级微扰计算, 并计算了各构型的频率。在此基础上得到了重排反应的热焓△H, 自由能△G和平衡常数K, 用Eyring过渡态理论计算了反应的速度常数k(T), 应用Woodward-Hoffmann规则讨论了环丙基硅烯重排反应过程中端基的旋转机理。结果表明, 环丙基硅烯经过113.4kJ/mol的势垒扩环重排为硅杂环丁烯为自发反应; 而其1,2-氢迁移重排反应热垒为190.0kJ/mol, 是非自发反应, 难于进行,不能与扩环重排相竞争。另外, 扩环重排反应可分为多步过程, 每步的端基旋转均可用Woodward-Hoffmann规则说明。     

疏水相互作用对阳离子聚电解质与染料键合的影响

用平衡渗析法研究了阳离子聚电解质PAm·MG 和P(St-Am·MG)与甲基橙(MO)及P(St-Am·MG)与MO的同系物乙基橙(EO)、橙武Ⅳ(O-Ⅳ)在25、35、45和55 ℃下相互作用的热力学. 由K1otz方程, 求得键合常数K_1和热力学参数ΔG、ΔH及ΔS. 含疏水基的P(St-Am·MG)与MO的键合能力比不含疏水基的PAm·MG 强. P(St-Am·MG)与不同染料作用时, 键合程度为O-Ⅳ>EO>MO, 即染料的疏水性越强, 与高聚物的作用程度越大.键合体系加入脲或甲醇, 疏水相互作用受到破坏, 导致高聚物与染料之间的键合受到削弱.     

头孢拉定与血清白蛋白相互作用的光谱学研究

采用荧光和紫外吸收光谱法研究头孢拉定和牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.研究发现,头孢柱定荧光猝灭牛血清白蛋白是由于形成了头孢拉定-牛血清白蛋白复合物.分别计算了不同温度下双分子猝灭常数kq和结合常数K.由热力学参数焓变(△H)、熵变(△S)和吉布斯自由能(△G),推断出头孢拉定与BSA的相互作用是一个疏水作用的自发过...