大分子与大分子之间的相互作用(课堂PPT)
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高中物理新选修课件分子间的相互作用力
VS
氢键对溶解度的影响
氢键的存在会影响物质的溶解度。当溶质 与溶剂之间能形成氢键时，溶质的溶解度 通常会增大。
对物质其他物理性质的影响
对物质密度的影响
分子间作用力会影响物质的密度。一般来说，分子间作用力越强 ，物质的密度越大。
对物质粘度的影响
分子间作用力也会影响物质的粘度。分子间作用力越强，物质的粘 度通常越大。
德华力就越强。
氢键
定义
氢键是一种特殊的分子间相互作用力，它发生在已经与电负性很强的原子形成共价键的氢 原子与另一个电负性很强的原子之间。
性质
氢键是一种比范德华力稍强但比化学键弱得多的相互作用力。它在许多生物分子和有机分 子中发挥着重要作用，如DNA和蛋白质的结构稳定性。
影响因素
氢键的强度受到氢原子的电负性、与之形成氢键的原子的电负性以及环境温度和压力的影 响。
在环境保护中的应用
分子间相互作用力与环境污染物的迁移和转化密切相关
环境污染物的迁移和转化往往受到分子间相互作用力的影响，如重金属离子在水体中的 沉淀和吸附过程。
利用分子间相互作用力开发高效环保材料
通过研究和调控分子间相互作用力，可以开发出具有高效吸附、分离和催化性能的环保 材料，用于治理环境污染。
研究历史
分子间相互作用力的研究始于19世纪，随着科学技术的不断发展，人们对分子 间相互作用力的认识逐渐深入。
研究现状
目前，分子间相互作用力的研究已成为物理学、化学、生物学等多学科交叉领 域的研究热点。研究者通过实验和理论计算等手段，不断探索分子间相互作用 力的本质和规律，为相关领域的发展提供了有力支持。
在物理学中的地位
分子间相互作用力是物理学中的重要概念之一，对于理解物质的微观结构和性质具 有重要意义。
第二章生物大分子及其相互作用详解演示文稿
三、生物大分子的高聚物特性 • 核酸（DNA和RNA） • 蛋白质 • 多糖 • 脂质
第二十三页，共147页。
核 酸（Nucleic Acid）
核酸（DNA和RNA） 核酸分子的骨架是由核苷酸以[3’，5’]-磷酸二酯键连接成的
多核苷酸链。DNA和RNA的区别在于前者是4种脱氧核糖核苷 酸，后者为4种核糖核苷酸，不同的脱氧核苷酸或核苷酸的区别 在于其碱基的不同。
• 类脂的生理功能： 1)是生物膜的组成成分； 2)协助脂类和脂溶性维生素的吸收； 3）胆固醇是机体合成维生素D3、胆汁酸及 各种类固醇激素的重要原料。
第十七页，共147页。
(3) 所有生物大分子共同存在于细胞环境中 细胞是生命的结构基础，是生物体结构功能的基本
单位。 (4) 生物体能进行自我更新
生物体能精确的自我复制、生长、繁殖，而且在一 定的条件下产生变异，产生新的生命类型，从而对新 环境表现出适应性。
第十八页，共147页。
二、生物活性分子的化学本质
(2).纤维素
• 由葡萄糖以（14）糖苷键连接而成的直链，不溶 于水。
(3).几丁质（壳多糖） • N-乙酰-D-葡萄糖胺，以（14）糖苷键缩合而成
的线性均一多糖。 (4).杂多糖 • 糖胺聚糖（粘多糖、氨基多糖等）
• 透明质酸
• 硫酸软骨素 • 硫酸皮肤素 • 硫酸角质素
• 肝素
第三十二页，共147页。
涌现，如：
DNA重组技术
酶逐步降解技术 基因自动合成和测序技术 X线晶体学分析技术
计算机技术 以及不同技术组合，使获得清晰度的结构图象，了解生物过程 中蛋白质构象的动态变化，以及对生物大分子结构进行贮存，比 较和结构——功能预测成为可能。
第八页，共147页。
分子间的相互作用力PPT课件
第1页/共26页
• 主要是因为体积越小,气体的压强越大. 分子间斥力只在分子间距离小于分子的半径时才会明显增加,距离稍大则 分子间引力大于斥力,此时，分子力表现为引力。而气体分子间距是远大 于分子半径.
• 何时会表现为斥力？只有在压缩固体或液体时才可能有这种问题.
• 固体与液体分子处于平衡距离，在压缩固体或液体时，分子间距离减小， 小于平衡距离，分子间的斥力大于引力，分子力表现为斥力，由于分子力 为斥力，所以固体或液体很难被压缩
A．玻璃分子间的斥力比引力大 B．玻璃分子间不存在分子力的作用 C．一块玻璃内部分子间的引力大于斥力；而两块碎玻璃之间，分子引力和斥力大小相等合力为零 D．两块碎玻璃之间绝大多数玻璃分子间距离太大，分子引力和斥力都可忽略，总的分子作用力为零
第23页/共26页
练 习 • 4.甲、乙两分子相距较远(分子力为零)，固定甲，然后让乙逐渐靠近甲，直到不能再靠近的过程中
第16页/共26页
热现象的宏观理论——研究热现象一般规律， 不涉 及热现象微观解释（热力学）
热学
热现象的微观理论——从分子动理论的角度 来研究宏观热现象的规律（统计物理学）
统计规律
物体是由大量分子组成，这些分子没有统一运动步调， 单独来看，各个分子的运动都是不规则的、带有偶然 性的，但从总体来看，大量分子的运动且有一定的规 律。
分子间的作用力 有时表现为斥力
第9页/共26页
r0
F斥
F引 F引
F斥
（1）当r=r0=10-10m时，F引＝F斥，分子力F分＝0，
处于平衡状态
第10页/共26页
r＜r0
F斥
F引 F引
F斥
(2)当r＜r0时，随r的减小，F引、F斥都增大，F斥比F引增大得快， F斥＞F引，分子力表现为斥力，r减小，分子力增大
第2章细胞内生物分子相互作用概述2精品PPT课件
DNA是由成千上万个脱氧核糖核苷酸聚 合而成的多聚脱氧核糖核酸。它的一级结构 是它的构件的组成及排列顺序，即碱基序列。 碱基的特定序列携带着遗传信息。 DNA的二级结构 DNA的三级结构
2.3.1 生物大分子的共价结构
核酸链中的磷酸二酯键（0.159～0.162 nm） 比P=O双键的键长（0.146 nm)长,但远比P—O单键 的键长（0.172 nm)短。
5´ 3´
OH
5´
3´ OH
OH
结构式
多肽链中的肽键（0.132 nm) 比C=N键 （0.125 nm)长，而又比正常的C—N键（0.144 nm)短。
生物大分子在进化过程中形成了表面形态相匹配的分 子能通过分子表面的识别正确地靠拢并结合。
这种结合依赖于大分子表面的结构基序及离子键、氢 键和范德华力等促使大分子发生特异相互反应的一些非共 价键。
2.2.2 生物大分子内部的化学键
（1）氢键(hydrogen bond) 氢原子与一个电负性较大而半径较小的原子如N、
2.同类生物分子的组装：两个α亚基和两个β亚基 结合形成血红蛋白；α微管蛋白和β微管蛋白先形成二 聚体，然后再组装成微管。
3.异类生物分子组装：蛋白质与核酸形成的复合物 称为核蛋白体；病毒粒子是由RNA或DNA与蛋白质结合而 形成的。
自组装包含两个问题：① 形成复合物的生物分子具有相 应的专一性表面结构；② ΔG 有利于复合物的形成。
② 生物体内一切有机大分子的建成都遵循着各自特 定的规则。
③ 生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不 同，某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它 的属性。
2.2 生物大分子间相互作用的化学力
生物大分子间相互作用主要表现在： ① DNA与蛋白质之间（染色体、染色质、病毒）; ② RNA与蛋白质之间（信号识别颗粒、核糖体、 核内小分子核糖核蛋白体snRNP）; ③ 蛋白质与蛋白质之间（两个α亚基和两个β 亚基结合形成血红蛋白；α微管蛋白和β微管蛋白先 形成二聚体，然后再组装成微管。 ）。
2.3.1 生物大分子的共价结构
核酸链中的磷酸二酯键（0.159～0.162 nm） 比P=O双键的键长（0.146 nm)长,但远比P—O单键 的键长（0.172 nm)短。
5´ 3´
OH
5´
3´ OH
OH
结构式
多肽链中的肽键（0.132 nm) 比C=N键 （0.125 nm)长，而又比正常的C—N键（0.144 nm)短。
生物大分子在进化过程中形成了表面形态相匹配的分 子能通过分子表面的识别正确地靠拢并结合。
这种结合依赖于大分子表面的结构基序及离子键、氢 键和范德华力等促使大分子发生特异相互反应的一些非共 价键。
2.2.2 生物大分子内部的化学键
（1）氢键(hydrogen bond) 氢原子与一个电负性较大而半径较小的原子如N、
2.同类生物分子的组装：两个α亚基和两个β亚基 结合形成血红蛋白；α微管蛋白和β微管蛋白先形成二 聚体，然后再组装成微管。
3.异类生物分子组装：蛋白质与核酸形成的复合物 称为核蛋白体；病毒粒子是由RNA或DNA与蛋白质结合而 形成的。
自组装包含两个问题：① 形成复合物的生物分子具有相 应的专一性表面结构；② ΔG 有利于复合物的形成。
② 生物体内一切有机大分子的建成都遵循着各自特 定的规则。
③ 生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不 同，某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它 的属性。
2.2 生物大分子间相互作用的化学力
生物大分子间相互作用主要表现在： ① DNA与蛋白质之间（染色体、染色质、病毒）; ② RNA与蛋白质之间（信号识别颗粒、核糖体、 核内小分子核糖核蛋白体snRNP）; ③ 蛋白质与蛋白质之间（两个α亚基和两个β 亚基结合形成血红蛋白；α微管蛋白和β微管蛋白先 形成二聚体，然后再组装成微管。 ）。
超分子化学分子间相互作用ppt课件
这两个原子的电负性越强，则氢键越强。
➢ 当X-H…Y三个原子取直线构型时氢键最强，但是 在很多情况下，受其他分子间或分子内作用的影响， 分子之间无法达到这样的取向。
➢ 氢键中X-H一般指向Y原子的孤对电子的方向，以 有利于氢键的形成。
➢ 氢键的键长一般被定义为X原子与Y原子之间的距
离，实验结果表明，氢键键长要比共价键键长以及
.
33
正离子-苯酚基团相互作用
X X
X=
KI
.
34
正离子-缺电子芳环相互作用
X X
X=-C6F5
.
35
π-共轭分子堆积、光电性能与超分 子调控
有机π-共轭材料因其多样性、质轻、柔软、
加工方便、光电性质可调等突出性能, 广泛
应用于有机电致发光器件(OLEDs)、有机场
效应晶体管(OFETs) 、有机太阳能电池(PCs)
.
8
非常规氢键
X-H‥π相互作用
π键体系，包括双键，三键，芳香环等，也能
够作为质子受体与卤化氢，O-H，N-H，C-H等质子
给体产生与氢键类似的相互作用，被称为氢键，或
者叫芳香氢键。
.
9
多重氢键加和作用 氢键识别组装成分子饼
三聚氰胺
氰尿酸
.
10
非常规氢键 X-H‥M氢键
.
11
非常规氢键
金属有机化合物中，发现了一些形成于金属原 子M与化学键X-H之间的X-H‥M氢键。含有富余电 子的金属原子M则替代氢键中的非金属原子充任质 子受体。这类氢键有如下特点： 金属原子通过配位键的作用，成为了富电子体系。 配合物中具有18电子组态的金属原子易于形成这种 氢键 X-H‥M氢键一般为直线形构型。
➢ 当X-H…Y三个原子取直线构型时氢键最强，但是 在很多情况下，受其他分子间或分子内作用的影响， 分子之间无法达到这样的取向。
➢ 氢键中X-H一般指向Y原子的孤对电子的方向，以 有利于氢键的形成。
➢ 氢键的键长一般被定义为X原子与Y原子之间的距
离，实验结果表明，氢键键长要比共价键键长以及
.
33
正离子-苯酚基团相互作用
X X
X=
KI
.
34
正离子-缺电子芳环相互作用
X X
X=-C6F5
.
35
π-共轭分子堆积、光电性能与超分 子调控
有机π-共轭材料因其多样性、质轻、柔软、
加工方便、光电性质可调等突出性能, 广泛
应用于有机电致发光器件(OLEDs)、有机场
效应晶体管(OFETs) 、有机太阳能电池(PCs)
.
8
非常规氢键
X-H‥π相互作用
π键体系，包括双键，三键，芳香环等，也能
够作为质子受体与卤化氢，O-H，N-H，C-H等质子
给体产生与氢键类似的相互作用，被称为氢键，或
者叫芳香氢键。
.
9
多重氢键加和作用 氢键识别组装成分子饼
三聚氰胺
氰尿酸
.
10
非常规氢键 X-H‥M氢键
.
11
非常规氢键
金属有机化合物中，发现了一些形成于金属原 子M与化学键X-H之间的X-H‥M氢键。含有富余电 子的金属原子M则替代氢键中的非金属原子充任质 子受体。这类氢键有如下特点： 金属原子通过配位键的作用，成为了富电子体系。 配合物中具有18电子组态的金属原子易于形成这种 氢键 X-H‥M氢键一般为直线形构型。
分子间的相互作用力课件ppt
03
药物作用机制
分子间相互作用力在药物作用机制中扮演重要角色，可以帮助人们更
好地理解药物的作用原理。
在化学反应中的作用
反应机理
分子间相互作用力参与化学反应的整个过程，对反应机 理有重要影响。了解分子间相互作用力有助于理解化学 反应的本质和规律。
催化剂设计
通过研究分子间相互作用力，可以帮助人们设计和优化 催化剂，降低化学反应的活化能，提高反应速率和产物 选择性。
分类
分子间相互作用力主要可分为范德华力、氢键、离子键和共 价键等。
分子间相互作用力的重要性
物理化学过程
分子间相互作用力是影响物质物理化学性质和反应性能的关键因素。
生命过程
分子间相互作用力在生命过程中起着至关重要的作用，如蛋白质-核酸相互作 用、蛋白质-脂质相互作用等。
分子间相互作用力的历史与发展
特点
范德华力是一种长程力，随着分子间距离的增 加而迅速下降。
3
影响
范德华力对分子聚集和相变等物理现象有重要 影响。
氢键
概念
氢键是分子间相互作用力的一种，是由氢原子与 电负性原子之间的相互作用形成的。
特点
氢键是一种短程力，其作用范围通常在300pm以 内。
影响
氢键对物质的物理性质如熔点、沸点和粘度等有 重要影响。
量子力学模拟
利用量子力学原理模拟分子间的相互作用，预测分子的电子结构和 化学反应性质。
谱学方法
红外光谱
通过分析分子在不同波长下的红外吸收，推测分子的振动和相互 作用方式。
核磁共振谱
通过分析原子核的磁矩变化，推断分子内部的结构和动态行为。
拉曼光谱
利用激光激发分子产生的拉曼散射，分析分子的振动和相互作用 。
分子间的相互作用力课件ppt
加强基础研究
将分子间相互作用力的研究与生物学、物理学、化学等学科进行交叉融合，拓展研究领域，发掘新的应用前景。
跨学科交叉研究
加强实验手段的应用，通过实验验证和发现分子间相互作用力的新现象和新规律，推动研究发展。
注重实验研究
研究趋势
利用先进的谱学技术，精确测定分子间相互作用力的类型和作用位点，为药物设计和材料研发提供有力支持。
静电相互作用力的大小取决于相互作用的电荷量、电荷密度和距离等因素。
03
色散力是由于分子的热运动而引起的；诱导力是由于分子极化而引起的；取向力是由于分子取向排列而引起的。
范德华力
01
分子间相互作用的一种非共价键结合力，包括色散力、诱导力和取向力。
02
范德华力主要存在于非极性分子之间，作用范围在10^(-10)～10^(-6)m之间。
定义
分子间的相互作用力具有远程作用和高度选择性，其强度和方向受到分子的结构、电荷分布、极性、溶剂等历史与发展
2
3
早在古希腊时代，人们就已经开始研究分子之间的相互作用，提出了“原子论”等理论。
早期研究
随着化学和物理学的不断发展，科学家们逐渐认识到分子间的相互作用与化学反应和物质性质之间的关系。
原子间通过共享电子而形成的相互作用力称为共价键。
共价键是化学反应中原子间相互作用的主要形式，也是构成有机分子和无机分子的基本作用力。
共价键的形成需要满足两个条件：一是要有两个或两个以上的原子；二是要满足原子轨道的重叠和电子的共享。
共价键
03
分子间的相互作用力的应用
分子设计概述
01
分子设计是指利用分子间相互作用力，设计具有特定性质和功能的分子或分子聚集体。
在分子间相互作用力的模拟中，有限元分析法可以用于分析分子在不同条件下的变形、应力和振动等性质。
将分子间相互作用力的研究与生物学、物理学、化学等学科进行交叉融合，拓展研究领域，发掘新的应用前景。
跨学科交叉研究
加强实验手段的应用，通过实验验证和发现分子间相互作用力的新现象和新规律，推动研究发展。
注重实验研究
研究趋势
利用先进的谱学技术，精确测定分子间相互作用力的类型和作用位点，为药物设计和材料研发提供有力支持。
静电相互作用力的大小取决于相互作用的电荷量、电荷密度和距离等因素。
03
色散力是由于分子的热运动而引起的；诱导力是由于分子极化而引起的；取向力是由于分子取向排列而引起的。
范德华力
01
分子间相互作用的一种非共价键结合力，包括色散力、诱导力和取向力。
02
范德华力主要存在于非极性分子之间，作用范围在10^(-10)～10^(-6)m之间。
定义
分子间的相互作用力具有远程作用和高度选择性，其强度和方向受到分子的结构、电荷分布、极性、溶剂等历史与发展
2
3
早在古希腊时代，人们就已经开始研究分子之间的相互作用，提出了“原子论”等理论。
早期研究
随着化学和物理学的不断发展，科学家们逐渐认识到分子间的相互作用与化学反应和物质性质之间的关系。
原子间通过共享电子而形成的相互作用力称为共价键。
共价键是化学反应中原子间相互作用的主要形式，也是构成有机分子和无机分子的基本作用力。
共价键的形成需要满足两个条件：一是要有两个或两个以上的原子；二是要满足原子轨道的重叠和电子的共享。
共价键
03
分子间的相互作用力的应用
分子设计概述
01
分子设计是指利用分子间相互作用力，设计具有特定性质和功能的分子或分子聚集体。
在分子间相互作用力的模拟中，有限元分析法可以用于分析分子在不同条件下的变形、应力和振动等性质。
03-博士研究生课-高级生物化学与分子生物学-专题-生物大分子相互作用-李恩民PPT课件
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
N H
HO CC
C H2
C H2 C H2 H3C NH+
C H3
C H2
HO C H -Hydroxylysine
C H2
C H2 NH3+
C H2 -N,N,N-Trimethyllysine H3C N+ C H3
Methylase
C H3
methylation
Figure 1.5
CpG island
Biomoleculars and it’s interaction
Ribosome mRNA+tRNA+rRNA+Protein
16S rRNA in E. coli 1542 nt, 90 loop 21 protein
Figure 12.39
C N
Collagen-1(Ⅳ)
Collagen-1(Ⅳ) in glomerular basement membrane
P Grb2
P
P85
P
Y740 Y751
Y771
P GAP
SH-PTP-2 P Y1009 Y1021 P PLC
Kinase insert domain
Kinase domain
Grb2：Adapter GAP：GTPase activating protein PLC：PLC gamma SH-PTP-2：Phosphatase-2 P85：PI3K subunit Src：Kinase
pTyr binding pocket
unique binding pocket
R86 R67
H107
N H
HO CC
C H2
C H2 C H2 H3C NH+
C H3
C H2
HO C H -Hydroxylysine
C H2
C H2 NH3+
C H2 -N,N,N-Trimethyllysine H3C N+ C H3
Methylase
C H3
methylation
Figure 1.5
CpG island
Biomoleculars and it’s interaction
Ribosome mRNA+tRNA+rRNA+Protein
16S rRNA in E. coli 1542 nt, 90 loop 21 protein
Figure 12.39
C N
Collagen-1(Ⅳ)
Collagen-1(Ⅳ) in glomerular basement membrane
P Grb2
P
P85
P
Y740 Y751
Y771
P GAP
SH-PTP-2 P Y1009 Y1021 P PLC
Kinase insert domain
Kinase domain
Grb2：Adapter GAP：GTPase activating protein PLC：PLC gamma SH-PTP-2：Phosphatase-2 P85：PI3K subunit Src：Kinase
pTyr binding pocket
unique binding pocket
R86 R67
H107
生物大分子ppt 北师大版精选教学PPT课件
固醇类分子示意图
实验：脂肪的鉴定
实验原理：脂肪易被苏丹Ⅲ染成橘黄色。
1、材料用具（见教材P19）
2、方法步骤
徒手切片
制作装片
材料染色
显微镜观察
漂洗浮色
（使用体积分数为50%的酒精）
3、实验结论：脂肪可被苏丹Ⅲ染成 橘黄色。
脂质的种类及主要生理功能
种类 脂肪
类脂 固醇
举例
磷脂 胆固醇 性激素 维生素D
1.蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元 素组成，很多还含有S、P等元素。
2.含量：占细胞干重的50%，是细胞中 含量最多的含氮化合物
蛋白质必需经过消化成氨 基酸才能被人体吸收和利用。
氨基酸是组成蛋白质的 基本单位。
蛋白质可以 被人体直接吸 收利用吗？
3.基本单位：氨基酸
• 组成蛋白质的氨基酸约有20种;
氨基酸种类不同，肽链的结构不同 氨基酸数目不同，肽链的结构不同 氨基酸排列顺序不同，肽链的结构不同 肽链的空间结构不同，蛋白质的结构不同
安徽阜阳黑心奶粉（蛋白质缺乏）造成婴儿头大四肢小 照片
３、蛋白质的种类及主要功能
（1）结构蛋白：如肌球蛋白、肌动蛋白等 （2）催化蛋白：如绝大多数酶 （3）运输蛋白：如血红蛋白、细胞膜上的载体
第三节 生物大分子
一·生物大分子的碳链骨架 二·贮存遗传信息的大分子——核酸 三·体现生命活动的大分子——蛋白质 四·贮存能量的大分子———脂质 五·提供能量的大分子——糖类
一、生物大分子以碳链为骨架
生物大分子： 指的是作为生物体内 主要活性成分的各种分子量达到上万 或更多的有机分子。
常见的生物大分子包括： 蛋白质、核酸、脂质、糖类。
2、酶的功能及作用特点
大分子与大分子之间的相互作用(课堂PPT)
食品大分子与大分子相互作用检测技术 ——表面等离子体共振技术
1
CONTENTS
1 技术背景 2 技术原理 3 技术特点 4 研究成果与应用 5 研究展望
2
PART ONE
技术背景
3
技术背景
1902 Wood在光学实验中发
现SPR现象 Liedberg将SPR用于IgG
1983 与其抗原的反应测定
1987 Knoll等人开始SPR成
像研究
1941 Fano解释了SPR现象
Kretschmann为SPR传感
1971 器结构奠定了基础
Biacore AB公司开发出首
1990 台商品化SPR仪器
4
技术背景
表面等离子体共振技术（简称 SPR）是用来进行实时分析，简 单快捷的监测DNA与蛋白质之 间、蛋白质与蛋白质之间、药 物与蛋白质之间、核酸与核酸 之间、抗原与抗体之间、受体 与配体之间等等生物分子之间 的相互作用。SPR在生命科学、 医疗检测、药物筛选、食品检 测、环境监测、毒品检测以及 法医鉴定等领域具有广泛的应 用需求。
Lactobacillus salvarius
HoPS1
κ-casein
β-lactoglobulin
HoPS2
HoPS3
β-casein
18
实验方法
乳蛋白 胞外多糖
传感 器芯 片
19
结果分析
三种胞外多糖与β-酪蛋白的结合
20
三种胞外多糖与κ-酪蛋白的结合
21
三种胞外多糖与β –乳球蛋白的结合
其他组成部分
其他的组成部分包括 LED状态指示器及温度 控制系统等
10
工作流程
01 准备偶联物和分析物
1
CONTENTS
1 技术背景 2 技术原理 3 技术特点 4 研究成果与应用 5 研究展望
2
PART ONE
技术背景
3
技术背景
1902 Wood在光学实验中发
现SPR现象 Liedberg将SPR用于IgG
1983 与其抗原的反应测定
1987 Knoll等人开始SPR成
像研究
1941 Fano解释了SPR现象
Kretschmann为SPR传感
1971 器结构奠定了基础
Biacore AB公司开发出首
1990 台商品化SPR仪器
4
技术背景
表面等离子体共振技术（简称 SPR）是用来进行实时分析，简 单快捷的监测DNA与蛋白质之 间、蛋白质与蛋白质之间、药 物与蛋白质之间、核酸与核酸 之间、抗原与抗体之间、受体 与配体之间等等生物分子之间 的相互作用。SPR在生命科学、 医疗检测、药物筛选、食品检 测、环境监测、毒品检测以及 法医鉴定等领域具有广泛的应 用需求。
Lactobacillus salvarius
HoPS1
κ-casein
β-lactoglobulin
HoPS2
HoPS3
β-casein
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实验方法
乳蛋白 胞外多糖
传感 器芯 片
19
结果分析
三种胞外多糖与β-酪蛋白的结合
20
三种胞外多糖与κ-酪蛋白的结合
21
三种胞外多糖与β –乳球蛋白的结合
其他组成部分
其他的组成部分包括 LED状态指示器及温度 控制系统等
10
工作流程
01 准备偶联物和分析物
第三章 生物大分子的相互作用(2007)
Kon
AB
Koff
平衡时有 Kon [A][B] ＝ Koff [AB] [A] [B] [AB] Kon
解离速率＝Koff [AB]
Keq （平衡常数）
生物系统中简单的结合反应的亲和常数103～1012 L/mol 之间，相应的自 能（又称结合能）在4～17 kcal /mol , 大约可产生4～17个氢键。
• 生物大分子的分布：分布及其广泛，动物、 植物和微生物界都有存在。
E.coli和哺乳类细胞分子组成 （占细胞质量百分比％） 成分 E.coli 哺乳类 水 70 70 无机盐（Na+,K+,Cl- 等） 1 1 各种小分子化合物 3 3 蛋白质 15 18 RNA 6 1.1 DNA 1 0.25 磷脂 2 3 其它脂 -2 多糖 2 2
二、蛋白质-蛋白质相互作用的类型 1、酶-作用物相互作用： • 因为酶无论是蛋白酶还是核酶均为生物大分 子，而酶的作用物，即底物有许多本身就是大 分子物质蛋白质、核酸或多糖。蛋白酶和蛋白 质之间的作用就属于此范畴。如：胰蛋白酶、 弹性蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶等对蛋 白质相应结合位点的特异性结合形成酶-底物 的复合物，然后发挥蛋白酶的水解作用。 • 酶-底物相互作用的特点：①高效性 ②特异性 ③可调节性
三、参与DNA-蛋白质相互作用的碱性蛋白 质基元。 在真核组蛋白和其它某些染色体碱 性蛋白质中存在一些短肽基元或模序， 以独特构型选择性地结合DNA。这些短肽 基元基本上分两类：某些形式β-折叠和 α-螺旋。 • β-折叠的典型序列为SPKK(SPRK)，反复 多次出现于海胆精子组蛋白N，C端和组 蛋白H2B的N端。可和DNA小沟富含AT部分 结合。
2、抗原-抗体的相互作用 • 抗原-抗体相互作用具有与其它生物大分 子反应相同的基本原理，属于蛋白质-蛋 白质的相互作用。 • 抗原-抗体相互作用的特点： ①可逆性 ②特异性 ③异质性
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其他组成部分
其他的组成部分包括 LED状态指示器及温度 控制系统等
10
工作流程
01 准备偶联物和分析物
将分析物进样与芯片表
04 面使之与偶联物结合，
记录传感图谱
再生芯片表面，选择合
05适的再生试剂，去除与
偶联物相结合的分析物
选择合适的芯片并插
02 入固定于仪器系统
03 将偶联物固定于芯片表面
分析传感图谱，获取相应
Lactobacillus salvarius
HoPS1
κ-casein
β-lactoglobulin
HoPS2
HoPS3
β-casein
18
实验方法
乳蛋白 胞外多糖
传感 器芯 片
19
结果分析
三种胞外多糖与β-酪蛋白的结合
20
三种胞外多糖与κ-酪蛋白的结合
21
三种胞外多糖与β –乳球蛋白的结合
传感曲线是一个向下的曲线
SPR原理.avi 9
表面等离子共振仪器结构及工作原理
光学系统 能够产生和测量SPR信 号的光电组分称为光 学检测单元。
传感器芯片
一个生物分子偶联在传感片 上，用它去捕获可与之进行 特异反应的生物分子。
液体处理系统
一个泵负责保持稳定流速的 液体流过传感芯片表面，另 一个泵负责自动进样装置中 的样品传送。
26
结论
27
结论
28
PART Five
技术展望
29
研究展望
邻 域
邻
域
邻
域
邻
邻
域
域
邻
域
邻
域
分析生物化学 药物研发 食品监控
30
参考 文献
[1] Lotierzo M, Henry O Y, Piletsky S, et al. Surface plasmon resonance sensor for domoic acid based on grafted imprinted polymer.[J]. Biosensors & Bioelectronics, 2004, 20(2):145. [2] Kurihara K, Suzuki K. Theoretical understanding of an absorption-based surface plasmon resonance sensor based on Kretchmann's theory[J]. Analytical Chemistry, 2002, 74(3):696-701. [3] Kugimiya A, Takeuchi T. Surface plasmon resonance sensor usmer for detection of sialic acid[J]. Biosensors & Bioelectronics, 2001, 16(9-12):1059. [4] Piliarik M, VaisocherováH, Homola J. A new surface plasmon resonance sensor for high-throughput screening applications[J]. Biosensors & Bioelectronics, 2005, 20(10):2104. [5] Hautakorpi M, Mattinen M, Ludvigsen H. Surface-plasmon-resonance sensor based on three-hole microstructured optical fiber.[J]. Optics Express, 2008, 16(12):8427. [6] Johansen K, Arwin H, Lundstrom I, et al. Imaging surface plasmon resonance sensor based on multiple wavelengths: Sensitivity considerations[J]. Review of Scientific Instruments, 2000, 71(9):35303538.
食品大分子与大分子相互作用检测技术 ——表面等离子体共振技术
1
CONTENTS
1 技术背景 2 技术原理 3 技术特点 4 研究成果与应用 5 研究展望
2
PART ONE
技术背景
3
技术背景
1902 Wood在光学实验中发
现SPR现象 Liedberg将SPR用于IgG
1983 与其抗原的反应测定
衡
大多数情 况下,不需 要对样品 进行处理
14
PART Four
研究成果与应用
15
技术应用 技术应用
利用SPR技术检测胞外多糖与 乳蛋白之间的相互作用
重复单元结构和分子量对乳酸菌胞 外多糖与蛋白质相互作用的影响
16
17
研究内容
Lactobacillus sakei
Lactobacillus plantarum
06 的分子相互作用信息
11
PART Three
技术特点
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技术特点
样品需要 极少，一 般一个表 面仅需要1 毫克蛋白
无需标记 样品。，保 持了分子
活性
检测过程 方便快捷， 灵敏度高
应用范围 非常广泛
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技术特点
高通量， 高质量的 分析数据
能跟踪监 控固。定的 配体的稳
定性
对复合物 的定量测 定不干扰 反应的平
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总结
胞外多 糖
乳蛋白
等离子共振
23
24
七种胞外多糖的重复单元结构
25
多糖临界浓度
Figure S3 SPR sensorgrams of HePS-4 and immobilized native β-lactoglobulin (RU = 75). HePS-4 was injected as duplicates at five different concentrations. The highest concentration of HePS-4 (348 μg ml–1) displayed reduced RUeq values compared to HePS-4 at a lower concentration (116 μg ml–1) and illustrates how the RUeq value is reduced as the HePS concentration excedes the critical concentration level.
1987 Knoll等人开始SPR成
像研究
1941 Fano解释了SPR现象
Kretschmann为SPR传感
1971 器结构奠定了基础
Biacore AB公司开发出首
1990 台商品化SPR仪器
4
技术背景
表面等离子体共振技术（简称 SPR）是用来进行实时分析，简 单快捷的监测DNA与蛋白质之 间、蛋白质与蛋白质之间、药 物与蛋白质之间、核酸与核酸 之间、抗原与抗体之间、受体 与配体之间等等生物分子之间 的相互作用。SPR在生命科学、 医疗检测、药物筛选、食品检 测、环境监测、毒品检测以及 法医鉴定等领域具有广泛的应 用需求。
31
汇报完毕 请老师同学 批评指正
32
5
PART TWO
技术原理
6
技术原理
等离子体
物质存在的一种状态
消逝波
透过光疏介质的波
等离子波
等离子震荡，并以波 的形式表现
共振角
反射光强度最低时所 对应的入射角
7
技术原理
糖分子
蛋白分子 被固定
光源发出 的偏振光
全反射
8
当糖分子流过芯片，与蛋白质分子结合，导致样本 通道（Sample Channel 2）的共振角发生改变，而对 照通道（Reference Channel 1），是没有偶联蛋白质 分子的对照表面）共振角不发生改变，此时利用这 两个通道共振角之差（Channel 2-Channel 1）绘制出 的共振单位RU（Resonance Units）随时间变化的曲 线是一个向上的曲线，当样本被洗去，此时出现的