生物信號(hào)檢測(cè)及傳感器第一節(jié)

生物信號(hào)檢測(cè)及傳感器第二章傳感器生物材料第一節(jié)分子識(shí)別元件及其生物

反應(yīng)基礎(chǔ)一、分子識(shí)別元件生物傳感器的分子識(shí)別元件又稱敏感元件,主要指來源于生物體的生物活性物質(zhì)（包括酶、抗原、抗體和各種功能蛋白質(zhì)、核酸、微生物細(xì)胞、細(xì)胞器、動(dòng)植物組織）、生物衍生材料以及或生物模擬材料等.生物傳感器的分子識(shí)別元件的生物反應(yīng)原理:酶及酶反應(yīng)人工酶

微生物反應(yīng)免疫學(xué)反應(yīng)分子模版高分子 molecularimprintingpolymers

核酸和核酸反應(yīng)核酸適配體（aptamers）催化抗體(抗體酶)催化性核酸1)．結(jié)合部位Bindingsite酶分子中與底物結(jié)合的部位或區(qū)域一般稱為結(jié)合部位。2)．催化部位catalyticsite酶分子中促使底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱為催化部位。通常將酶的結(jié)合部位和催化部位總稱為酶的活性部位或活性中心。結(jié)合部位決定酶的專一性.催化部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。1.酶分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結(jié)合的部位，從而引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對(duì)酶起激活或抑制作用。3)．調(diào)控部位Regulatorysite(二)、酶催化作用特性酶的催化作用可使反應(yīng)速度提高106-1012倍。例如：過氧化氫分解

2H2O22H2O+O2用Fe+

催化，效率為6*10-4

mol/mol.S，而用過氧化氫酶催化，效率為6*106mol/mol.S。用-淀粉酶催化淀粉水解，1克結(jié)晶酶在65C條件下可催化2噸淀粉水解。1．高效性酶作用專一性的機(jī)制

酶分子活性中心部位，一般都含有多個(gè)具有催化活性的手性中心，這些手性中心對(duì)底物分子構(gòu)型取向起著誘導(dǎo)和定向的作用，使反應(yīng)可以按單一方向進(jìn)行。酶能夠區(qū)分對(duì)稱分子中等價(jià)的潛手性基團(tuán)。酶促反應(yīng)一般在pH5-8水溶液中進(jìn)行，反應(yīng)溫度范圍為20-40C。高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，將引起酶的失活。3．反應(yīng)條件溫和4.酶活力可調(diào)節(jié)控制如抑制劑調(diào)節(jié)、共價(jià)修飾調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、酶原激活及激素控制等。5.某些酶催化活力與輔酶、輔基及金屬離子有關(guān)。催化氧化還原反應(yīng)的酶，包括氧化酶類、脫氫酶類、過氧化氫酶、過氧化物酶等。。（1）氧化酶類：催化底物脫氫，并氧化生成H2O或H2O2。例：鄰苯二酚氧化酶（EC1.10.3.1，鄰苯二酚：氧氧化酶）1、氧化還原酶類（oxido-reductases）2A·2H+O2

2A+2H2OA·2H+O2

A+H2O2

鄰苯二酚鄰苯醌(三)生物傳感器中經(jīng)常使用的酶（2）脫氫酶類：直接催化底物脫氫A·2H+B

A+B·2H

例：乳酸脫氫酶（EC1.1.1.27，L-乳酸：NAD+氧化還原酶）乳酸丙酮酸乙醇脫氫酶（ADH)乙醇脫氫酶催化反應(yīng)時(shí)為兩分子“機(jī)制”。一是鋅原子，它結(jié)合乙醇分子上的-OH基并定位。另一個(gè)是NAD復(fù)合因子（由煙酸構(gòu)成），決定催化反應(yīng)的特異性水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反應(yīng)：2、水解酶hydrolase(四)、酶生物傳感器中幾個(gè)常用術(shù)語(yǔ)

酶活性即酶促反應(yīng)速度，指在規(guī)定條件下單位時(shí)間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的生成量。底物濃度為〔S〕,產(chǎn)物濃度為〔P〕,時(shí)間為t，反應(yīng)速度為vv=-d〔S〕/dt或v=d〔P〕/dt。注：在實(shí)際測(cè)定酶促反應(yīng)速度時(shí)，以測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的生成量為好。

1、酶活性2、酶活性單位的計(jì)算步驟：運(yùn)用公式進(jìn)行計(jì)算。明確測(cè)定方法的酶單位定義，按照酶單位定義確定物質(zhì)量、體積和時(shí)間的單位，計(jì)算公式:產(chǎn)物的增加量每單位規(guī)定的保溫時(shí)間1000（ml）酶單位/升=—————————×——————————×————————每單位規(guī)定的產(chǎn)物增加量實(shí)際保溫時(shí)間實(shí)際標(biāo)本用量（ml）分光光度法測(cè)定的公式：

（A測(cè)定–A對(duì)照）·V總·106每單位規(guī)定的保溫時(shí)間酶單位/升=—————————×————————

·L·V標(biāo)實(shí)際保溫時(shí)間3、米-曼氏方程：Vmax〔S〕v=—————〔S〕+Km上式中v代表反應(yīng)速度，Vmax代表最大反應(yīng)速度，〔S〕代表底物濃度，Km稱為米氏常數(shù)。4、米氏常數(shù)的定義由米-曼氏方程可以導(dǎo)出：（Vmax-v）〔S〕Km=———————

v當(dāng)v=1/2Vmax時(shí)，Km=〔S〕。因此Km值為反應(yīng)速度相當(dāng)于最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度。Km值是酶的特征常數(shù)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。2).反映酶與底物的親合力Km值越大，酶與底物親合力越小，Km值越小，酶與底物親合力越大。3).選擇酶的最適底物Km值取決于酶的種類和底物的性質(zhì)，在酶一定時(shí)，不同底物有不同的Km值。酶活力測(cè)定時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇酶的最適底物，使酶促反應(yīng)容易進(jìn)行，并節(jié)省底物用量。4).計(jì)算不同底物濃度時(shí)酶促反應(yīng)速度相當(dāng)于最大反應(yīng)速度的比率根據(jù)米-曼氏方程可以計(jì)算5).設(shè)計(jì)適宜的底物濃度酶促反應(yīng)進(jìn)程曲線表明，只有初速度才能真正代表酶活性，一般要求初速度達(dá)到最大速度的90%～95%、底物消耗率為1%～5%。這樣既可以近似地表示酶活性，又不致于使底物濃度過高而造成浪費(fèi)。(五）、酶生物傳感器的種類1.基于酶促反應(yīng)的酶?jìng)鞲衅?）.底物濃度在低底物濃度時(shí),反應(yīng)速度與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)特征。當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定值，幾乎所有的酶都與底物結(jié)合后，反應(yīng)速度達(dá)到最大值（Vmax），此時(shí)再增加底物濃度，反應(yīng)速度不再增加，表現(xiàn)為零級(jí)反應(yīng)。2.基于抑制原理的酶生物傳感器能夠和酶的必需基團(tuán)結(jié)合，改變必需基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而引起酶活性的下降，甚至使酶的活性完全喪失的現(xiàn)象稱酶的抑制作用。能引起抑制作用的化合物則稱為抑制劑。酶的抑制劑一般具備兩個(gè)方面的特點(diǎn)：a.在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物的過渡狀態(tài)相似。b.能夠與酶的活性中心以非共價(jià)或共價(jià)的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物。不可逆抑制抑制劑與酶反應(yīng)中心的活性基團(tuán)以共價(jià)形式結(jié)合，引起酶的永久性失活。如有機(jī)磷毒劑二異丙基氟磷酸酯?；谝种圃淼拿?jìng)鞲衅鞯挠绊懸蛩兀?.底物濃度2.pH3.反應(yīng)溫度1、酶催化反應(yīng)只能得到一種構(gòu)型（L-型或D-型）的光學(xué)產(chǎn)物；2、酶常常存在著底物或產(chǎn)物抑制現(xiàn)象，造成反應(yīng)轉(zhuǎn)化率降低，生產(chǎn)能力低等問題；3、極端的pH、較高的溫度和高鹽濃度的反應(yīng)體系都可能使酶鈍化，失去部分甚至大部分催化活性；4、大量的氧化還原酶、轉(zhuǎn)氨酶等需要等計(jì)量反應(yīng)物的輔因子存在才能表現(xiàn)催化活性，從而限制了它們?cè)谠S多有機(jī)合成反應(yīng)中的應(yīng)用；5、酶通常在水溶液中實(shí)施其催化活性，對(duì)于大多數(shù)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)來說，使用的溶劑是非水溶性的有機(jī)溶劑。(五)酶催化反應(yīng)的某些缺點(diǎn)

人工酶人工合成的具有酶活性位點(diǎn)的有機(jī)分子

包括結(jié)合底物的基團(tuán)和進(jìn)行催化的功能性基團(tuán)由于需要結(jié)合分子，因此人工酶是在宿主分子，如環(huán)糊精、冠醚、杯芳烴等環(huán)狀分子的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的人工磷酸化酶三、微生物反應(yīng)(一)、微生物反應(yīng)的特點(diǎn)微生物反應(yīng)過程是利用微生物進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)的過程.酶在微生物反應(yīng)中起最基本的催化反應(yīng)共同特點(diǎn):同屬生化反應(yīng),都在溫和條件下進(jìn)行;凡是酶能催化的反應(yīng),微生物也可以催化;催化速度接近,反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模式近似.不同點(diǎn):微生物細(xì)胞的膜系統(tǒng)為酶反應(yīng)提供了天然的適宜環(huán)境在多底物反應(yīng)時(shí),微生物更適宜細(xì)胞本身能提供所需的各種輔助因子和能量更方便,更廉價(jià)微生物反應(yīng)和酶促反應(yīng)的比較缺點(diǎn):標(biāo)準(zhǔn)難建立,反應(yīng)途徑繁多,易受環(huán)境干擾1、根據(jù)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)類型分類自養(yǎng)菌以簡(jiǎn)單的無機(jī)物為原料，合成菌體成分異養(yǎng)菌以多種有機(jī)物為原料，合成菌體成分并獲能量（二）微生物反應(yīng)類型

2、根據(jù)微生物反應(yīng)對(duì)氧的需求與否好氣性微生物-必須在有空氣的環(huán)境才易生長(zhǎng)繁殖的微生物厭氣性微生物-必須在無分子氧的環(huán)境才易生長(zhǎng)繁殖的微生物兼性微生物-既能好氧生長(zhǎng),又能厭氧生長(zhǎng)發(fā)酵（糖酵解）-厭氧菌獲取能量的唯一途徑，產(chǎn)生的能量較少。好氧呼吸—需氧菌和兼性厭氧菌的主要獲能方式，產(chǎn)生能量較多。厭氧呼吸—專性厭氧菌的一類產(chǎn)能效率極低的特殊呼吸方式。(三)分析微生物學(xué)定義:是利用微生物完成定量分析任務(wù)的學(xué)科.在有些情況下,微生物測(cè)定法比化學(xué)方法更專一和靈敏,效率亦更高

常用的微生物測(cè)定法細(xì)胞增殖法:某些菌體的增殖速度與必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度成正相關(guān),而抗生素能抑制菌體生長(zhǎng),因此可以根據(jù)菌體增殖速度可以測(cè)定抗生素類的濃度.呼吸法:根據(jù)菌體在同化底物或被抑制生長(zhǎng)時(shí)的CO2釋放或O2的消耗進(jìn)行測(cè)定實(shí)例1：葡萄糖微生物電極

Pseudomonasfluorescence菌種有氧30°C,20小時(shí)培養(yǎng)6000n/min離心、0.1g濕細(xì)胞+1.8g膠原纖維，混勻，滴于四氟乙烯膜上，室溫晾干,浸于戊二醛中1分鐘，4°C干燥，裝在氧電極外套上測(cè)定原理及過程：

響應(yīng)參數(shù)和條件：35°C,pH7,10-4~10-5mol/L,30D底物葡萄糖果糖半乳糖蔗糖麥芽糖甘氨酸谷氨酸相對(duì)值100494040實(shí)例2：BOD微生物傳感器BOD概念傳感器原理：細(xì)菌在同化有機(jī)物時(shí)，消耗氧，其程度與同化作用的強(qiáng)弱，即有機(jī)物的濃度成正比。三、免疫學(xué)反應(yīng)（一）基本概念1.Immunity：免除疫病、抵抗疾病2.免疫系統(tǒng)：免疫器官：

(淋巴器官)免疫細(xì)胞:參與免疫應(yīng)答或與免疫應(yīng)答有關(guān)的細(xì)胞淋巴細(xì)胞T細(xì)胞 抗原受體 識(shí)別抗原B細(xì)胞殺傷性淋巴細(xì)胞(K細(xì)胞)（killerlymphocyte）自然殺傷細(xì)胞（NK細(xì)胞）（naturalkillercell）3.免疫分子本質(zhì)：免疫細(xì)胞分泌或表達(dá)的多肽、蛋白質(zhì)功能：免疫識(shí)別、免疫調(diào)節(jié)、免疫效應(yīng) 抗體、補(bǔ)體 細(xì)胞因子 分化抗原 T細(xì)胞抗原受體（TCR） B細(xì)胞抗原受體（BCR） 組織相容性復(fù)合體

(MHC分子)免疫系統(tǒng)的基本功能：免疫防御、免疫監(jiān)視自身耐受、免疫調(diào)節(jié)4.免疫應(yīng)答:

抗原性物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體后激發(fā)免疫細(xì)胞活化，分化和效應(yīng)過程

1）.固有免疫應(yīng)答（先天性、非特異性）組成：固有免疫細(xì)胞介導(dǎo)Toll樣受體（TLR）生理屏障：皮膚、粘膜吞噬細(xì)胞：特點(diǎn)：先天具有，無特異性，無記憶性2）.適應(yīng)性免疫應(yīng)答（獲得性、特異性）組成：T、B淋巴細(xì)胞介導(dǎo)特異性抗原受體（TCR、BCR）特點(diǎn)：后天獲得，特異性，記憶性5、抗原(Antigen,Ag)：

能夠引起機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答的物質(zhì)。1、兩種特性

immunogenecity——免疫原性：指一種物質(zhì)能刺激肌體產(chǎn)生免疫應(yīng)答的特性，即物質(zhì)產(chǎn)生抗體或激活淋巴細(xì)胞產(chǎn)生免疫應(yīng)答的能力。ActivatedBcellantibodyantigenecity——抗原性：指能與抗體特異性結(jié)合的能力。具有免疫原性的物質(zhì)一定具有抗原性，而具有抗原性的物質(zhì)不一定具有免疫原性。6、抗體定義:機(jī)體受抗原刺激后,由免疫活性細(xì)胞產(chǎn)生的一類能與抗原發(fā)生特異性結(jié)合的球蛋白。免疫球蛋白Immunoglobulins(Ig):將具有Ab活性及化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)稱為免疫球蛋白。但并非所有的免疫球蛋白是抗體如骨髓瘤蛋白和本周蛋白VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabHingeregionFcCOO–NH3+可變區(qū)(V)1.二硫鍵連接的四條肽鏈。2.Y形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，

二對(duì)鏈（重鏈，輕鏈）3.二端，

–NH2末端,-COOH末端4.可變區(qū)、恒定區(qū)恒定區(qū)(C)1）、抗體的結(jié)構(gòu)重鏈和輕鏈（Heavy&lightchains）1)重鏈（Heavychain:H鏈）①大約500a.a,糖基(+)②類別（Class）:H鏈：,,,,.(Ig)IgA,IgG,IgMIgD,IgE2)輕鏈（lightchain:L鏈）①大約214a.a,糖基(-)②型別（type）:,可變區(qū)(V)與恒定區(qū)(C)

（Variable&Constantregions）IgG分子由兩條H鏈和兩條L鏈共價(jià)結(jié)合而成。輕鏈包括VL和CL兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，重鏈含有1個(gè)VH和3個(gè)CH結(jié)構(gòu)域。VH和VL共同組成抗原結(jié)合部位。Ig分子中線對(duì)稱，具有兩個(gè)相同的抗原結(jié)合部位。VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabFcCOO–NH3+C區(qū):1、固定補(bǔ)體2.結(jié)合組織細(xì)胞調(diào)理作用介導(dǎo)ADCC介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)3.穿越胎盤和黏膜

V區(qū):特異性結(jié)合抗原中和作用（病毒、毒素）凝集細(xì)菌阻止黏附抗體分子的生物學(xué)活性鉸鏈區(qū)（Hingeregion）VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabHingeregionFcCOO–NH3+特點(diǎn)：1)極富彈性2)富含脯氨酸功能:1)有利于Ab與Ag的結(jié)合2)有利于Ab與補(bǔ)體的結(jié)合IgG分子結(jié)合抗原前后的構(gòu)象變化Fab段Fc段C1q結(jié)合位點(diǎn)被屏障結(jié)合抗原之前CH1CH2暴露的C1q結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合抗原之后IgMCH3區(qū)，IgGCH2區(qū)(二)、抗原—抗體反應(yīng)當(dāng)可溶性抗體與其相應(yīng)的抗原在液相中相互接觸,將發(fā)生凝聚、沉淀、溶解反應(yīng)和促進(jìn)吞噬抗原顆粒的作用.抗體和抗原的特異性結(jié)合位點(diǎn)位于FabL鏈及H鏈的高變區(qū)(三)免疫學(xué)分析免疫學(xué)分析特點(diǎn)：

利用抗原、抗體所具有的高靈敏度、高選擇性的結(jié)合做為分子識(shí)別手段進(jìn)行分析。免疫學(xué)分析方法分類：1.沉淀法:靈敏度水平為μg/ml2.放射免疫測(cè)定法:即利用放射性同位素示蹤技術(shù)和免疫化學(xué)技術(shù)結(jié)合起來的方法.優(yōu)點(diǎn):靈敏度高,特異性強(qiáng),準(zhǔn)確度佳,重復(fù)性好缺點(diǎn):有一定的危害3.免疫熒光測(cè)定法:將抗體或抗原標(biāo)記上熒光素與相應(yīng)的抗原或抗體后,在熒光顯微鏡下呈現(xiàn)特異性熒光.4.酶聯(lián)免疫分析ELISA將酶作為標(biāo)記物質(zhì)，使之和抗原（或抗體）結(jié)合形成酶與抗原（或抗體）復(fù)合物，然后再根據(jù)待測(cè)抗體（或抗原）與復(fù)合物專一且定量的結(jié)合關(guān)系，通過測(cè)定待測(cè)抗體（或抗原）結(jié)合的標(biāo)記酶活力，從而計(jì)算出抗原或抗體的量。酶標(biāo)免疫分析示意圖（1）

直接法測(cè)定抗原A.

將抗原吸附在載體表面；B.

加酶標(biāo)抗體，形成抗原—抗體復(fù)合物；C.加底物。底物的降解量＝抗原量。ELISA最常用的四種方法：直接法測(cè)定抗原；間接法測(cè)定抗體；雙抗體夾心法測(cè)定抗原；競(jìng)爭(zhēng)法測(cè)定抗原。（2）間接法測(cè)定抗體A.

將抗原吸附于固相載體表面；B.

加抗體,形成抗原-抗體復(fù)合物;C.

加酶標(biāo)抗體；D.加底物。測(cè)定底物的降解量＝抗體量。

（3）雙抗體夾心法測(cè)定抗原A.

將抗體吸附于固相表面;B.

加抗原，形成抗原-抗體復(fù)合物;C.

加酶標(biāo)抗體;E.加底物。底物的降解量＝抗原量。

（4）競(jìng)爭(zhēng)法測(cè)定抗原A.

將抗體吸附在固相載體表面;B.加入酶標(biāo)抗原和待測(cè)抗原，競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合抗體；對(duì)照只加入酶標(biāo)抗原；C.加底物。對(duì)照孔與樣品孔底物降解量的差＝未知抗原量。MolecularimprintingpolymersMolecularimprintingismakinganartificialtinylockforaspecificmoleculethatserveasminiaturekey共價(jià)型:模板分子和單體通過可逆的共價(jià)作用(如形成可逆的硼酸酯和席夫堿)形成復(fù)合物

非共價(jià)型:模板分子和單體則通過氫鍵、偶極、離子、金屬螯合、電荷轉(zhuǎn)移、疏水乃至范德華力相互作用形成復(fù)合物,非共價(jià)型的分子烙印是一種分子自組裝的過程。常用非共價(jià)型功能單體常見交聯(lián)劑四、核酸與核酸反應(yīng)（一）、核酸的種類、分布和含量1.種類

脫氧核糖核酸（DNA）

核糖核酸（RNA）：ribosomeRNA(rRNA)、transferRNA(tRNA)、messengerRNA(mRNA)2.分布

DNA

RNA

核（%）98

<10

漿（%）2

>903.含量

DNA恒定，RNA與細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)有關(guān)。(二)核酸的結(jié)構(gòu)基本組成單位是核苷酸(nucleotide)核苷酸由堿基、戊糖和磷酸組成

（三）、核酸的功能

RDNA(脫氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)，分別執(zhí)行不同的功能

DNA-遺傳、RNA-參與蛋白質(zhì)合成。不同核酸的功能均取決于其相應(yīng)特異結(jié)構(gòu)五、催化抗體(抗體酶)(一).概念

是一種具有催化功能的抗體分子，在其可變區(qū)賦予了酶的屬性。(二).抗體酶概述

酶與抗體的差別：酶是能與反應(yīng)過渡態(tài)選擇結(jié)合的催化性物質(zhì)，抗體是和基態(tài)分子結(jié)合的催化性物質(zhì)。(三).抗體酶的催化反應(yīng)1．?；D(zhuǎn)移反應(yīng)2．重排反應(yīng)3．氧化還原反應(yīng)4．金屬螯和合反應(yīng)5．磷酸酯水解反應(yīng)6．磺酸酯閉環(huán)反應(yīng)7.光誘導(dǎo)反應(yīng)a.光聚合反應(yīng)（二聚作用）b.光裂解反應(yīng)抗體酶的催化特征1、與天然酶相比抗體酶的特點(diǎn)能催化一些天然酶不能催化的反應(yīng)有更強(qiáng)的專一性和穩(wěn)定性催化作用機(jī)制不同2、抗體酶和非催化性抗體作用的比較更高的反應(yīng)特異性反應(yīng)的可逆性反應(yīng)的量效性反應(yīng)過程抗體酶的催化作用機(jī)理1、過渡態(tài)理論與抗體酶2、抗體酶催化的三種重要反應(yīng)機(jī)制水解作用機(jī)制基團(tuán)轉(zhuǎn)移連續(xù)反應(yīng)機(jī)制3、抗體酶催化反應(yīng)的介質(zhì)效應(yīng)酯解反應(yīng)中介質(zhì)效應(yīng)：抗體酶在有機(jī)溶劑中具穩(wěn)定性。脫羧反應(yīng)中介質(zhì)效應(yīng):有機(jī)溶劑引起脫羧反應(yīng)速率增加。?；D(zhuǎn)移反應(yīng)中介質(zhì)效應(yīng)：在疏水溶劑中，活性較高。六、催化性核酸(核酶)（Ribozyme)(一)、ribozyme的發(fā)現(xiàn)80年代初期，美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校的ThomasCech和美國(guó)耶魯大學(xué)的Sidnery

Altan各自獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)RNA具有生物催化功能.從而改變了生物催化劑的傳統(tǒng)概念。1982年Cech等發(fā)現(xiàn)四膜蟲細(xì)胞大核期間26SrRNA前體具有自我剪接功能，并于1986年證明其內(nèi)含子L-19IVS具有多種催化功能。1984年Altman等發(fā)現(xiàn)RNaseP的核酸組分M1RNA具有該酶的活性，而該酶的蛋白質(zhì)部分C5蛋白并無酶活性。為此，T.Cech和S.Altman共同獲得了1989年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。某些RNA分子也具有生物催化功能，被稱為Ribozyme。核酶作用的特點(diǎn)化學(xué)本質(zhì)RNA底物RNA 肽鍵ā-葡聚糖分支酶反應(yīng)特異性(專一性）堿基催化效率低產(chǎn)物(二)．Ribozyme的種類自然界存在催化分子內(nèi)反應(yīng)（incis）的ribozyme(自我剪接型和自我剪切型)和催化分子間反應(yīng)(intrans)的ribozyme。1．自我剪接ribozyme分類剪接型核酶的作用機(jī)制是通過既剪有接的方式除去內(nèi)含子（Intron).自我剪接ribozyme可分為兩類：

Ⅰ型IVS：均與四膜蟲大核rRNA前體的IVS結(jié)構(gòu)相似、催化自我剪接需鳥苷（或5′鳥苷酸）和Mg2+參與。Ⅱ型IVS

：結(jié)構(gòu)與四膜蟲的 不同，而與細(xì)胞核mRNA

前體中的IVS相似。它催化 自我剪接反應(yīng)不需要鳥苷或 鳥苷酸參與，但仍需Mg2+引導(dǎo)序列保守序列G結(jié)合位點(diǎn)Ⅱ類內(nèi)含子有一個(gè)保守的二級(jí)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)域Ⅰ：兩個(gè)保守內(nèi)含子結(jié)構(gòu)序列EBS1,EBS2與兩個(gè)外顯子結(jié)構(gòu)序列IBS1,IBS2互相配對(duì)。結(jié)構(gòu)域Ⅴ：高度保守，催化活性必需。結(jié)構(gòu)域Ⅵ：A提供2‘-OHⅡ類內(nèi)含子二級(jí)結(jié)構(gòu)模式5’3’2．自我剪切ribozyme的分類自我剪切ribozyme,自我剪切的RNA結(jié)構(gòu)有錘頭結(jié)構(gòu)和發(fā)夾結(jié)構(gòu)，其中尖頭指出自我剪切的部位。幾種能進(jìn)行自我剪切的RNA結(jié)構(gòu)RNaseP是內(nèi)切核酸酶，是核糖核蛋白體復(fù)合物.能剪切所有tRNA前體的5‘端，除去多余的序列，形成3’-OH和5’-磷酸末端。

RNaseP所識(shí)別的是底物的高級(jí)結(jié)構(gòu)。RNaseP底物的二級(jí)結(jié)構(gòu)剪切位點(diǎn)3．催化分子間反應(yīng)的ribozyme的分類如：L-19IVS具有5種酶活性，可催化多種分子間反應(yīng)。1、轉(zhuǎn)核苷酸作用2CpCpCpCpCCpCpCpCpCpC+CpCpCpC2、水解作用CpCpCpCpCCpCpCpC+pC3、轉(zhuǎn)磷酸作用CpCpCpCpCpCp+UpCpUCpCpCpCpCpC+UpCpUp4、去磷酸作用CpCpCpCpCpCpCpCpCpC+Pi5、限制性內(nèi)切酶作用CpUpCpUpN+GCpUpCpU