20~30个葡萄糖残基。A链和B链只有非还原端基。分支之间相距有11~12个葡萄糖残基,各分支卷曲成螺旋状。支链淀粉分子近似球形,聚合度在1千~3百万之间。 淀粉衍生物:
广义地说,凡是以淀粉为原科,经过物理、化学加工或生物技术加工,改变其原有的性质,或经过分解、复合产生出的新产品,均可称作淀粉衍生物。但通常我们所说的淀粉衍生物是指淀粉经一次反应和二次反应生成的产品。更多层次的反应,不列入淀粉衍生物的范围。即不能把一切淀粉为起始原料加工的产品,均称为淀粉衍生物。根据1995年全国淀粉衍生物学交流会讨论的范围.淀粉衍生物主要包括淀粉糖、低聚糖、糖醇、变性淀粉等。按生产现状可以分为两类:物理和化学方法转化制取的产品与生物技术转化淀粉的产品。这里主要讲一下变性淀粉,Ot一淀粉,氧化淀粉,酯化淀粉,醚化淀粉,接枝淀粉等。 1 、羟烷基淀粉
淀粉与环氧烷化合物起反应生成羟烷基淀粉醚衍生物,工业上生产羟乙基和羟丙基淀粉,应用于食品、造纸、纺织和其他工业。 (1)羟乙基淀粉
工业上生产的羟乙基淀粉主要是低取代度产品,MS
在0.2以下,多聚侧链的生成量很少,MS基本与DS相等。但应用有机溶剂或干法生产的较高取代度产品,由于多聚侧链的生成量多,MS高过DS可能很多。低取代程度羟乙基淀粉的颗粒形状与原淀粉相同,但若干重要性质发生很大变化。羟乙基的存在增高亲水性,破坏淀粉分子间氢键的结合,较低的能量使淀粉颗粒膨胀、糊化,生成胶体糊,随取代度的增高,糊化温度降低越大。由于羟乙基的存在,羟乙基淀粉水溶液中淀粉分子间再经氢键重行结合的趋向被抑制,粘度稳定,透明度高,胶粘力强,凝沉性弱,凝胶性弱,冻融稳定性高,储存稳定性高。玉米、小麦等谷类淀粉糊的凝沉性和凝胶性都强,很低程度的取代能使此性质大减弱,甚至消失。羟乙基淀粉液经干燥形成水溶性膜,透明度高,柔软、光滑、均匀,油性物质难渗透,在较高湿度不变粘,但水重湿性好。 (2)羟丙基淀粉
环氧丙烷在碱性条件下易与淀粉起醚化反应得羟丙基淀粉,羟丙基具有亲水性,能减弱淀粉颗粒结构的内部氢键强度,使其易于膨胀和糊化,取代度增高,糊化温度降低,最后能在冷水中膨胀。取代度MS由0.4增加到1.0,在冷水中分散好,更高取代度产品的醇溶解度增高,能溶于甲醇或乙醇。经丙基淀粉糊化容易,所得糊透明度高,流动性高,凝沉性弱,稳定性高。冷却粘度虽然也增高,但重新加热后,仍能恢复原来的热粘度和透明度。糊的冻融稳定性高,在低温存放或冷冻再融化,重复多次,仍能保持原来胶体结构,无水分析出,这是因为羟丙基的亲水性能保持糊中水分的缘故。糊的成膜性好,膜透明、柔韧、平滑,耐折性都好。羟丙基为非离子性,受电解质的影响小,能在较宽酸碱pH条件下使用。取代醚键的稳定性高,在水解、氧化、交联等化学反应过程中取代基不会脱落,这
种性质有利于复合变性加工。
2、酯化淀粉 (1)醋酸酯淀粉
制备醋酸酯淀粉的酯化剂主要有醋酸酐、醋酸乙烯、醋酸、氯化乙烯、烯酮等。目前工业上生产的低取代度醋酸酯产品主要是在碱性条件下,在非均匀相的水悬液中,由淀粉与醋酸酐反应而得。醋酸酯淀粉易糊化,糊化温度降低粘度性
稳定,溶液呈中性,即使冷却也不形成凝胶,凝沉性减弱,不易老化,成膜性能好,膜的柔软性和延伸性也较好,糊的透明度得到改善,热稳定性和冷融稳定性有较大提高,可用作食品的增稠和保型剂。在纺织工业中,其适合于纤维与棉花混纺纤维的上浆,又适用于疏水性合成纤维的上浆,并易于退浆。在造纸工业中,醋酸酯淀粉可用于纸表面施胶,增加纸张强度,改善印刷质量和其它指标。 (2)磷酸酯淀粉
磷酸酯淀粉是将淀粉经磷酸化处理而获得的一种淀粉衍生物。淀粉磷酸酯有单酯类型和双酯类型,一般采用正磷酸盐、三聚磷酸盐和偏磷酸盐等来制备淀粉磷酸酯。马铃薯淀粉中存在着天然磷酸酯淀粉,但真正采用化学改性法研究磷酸酯淀粉是起始于1919年的克尔比(Kerb)用氯氧化磷合成淀粉磷酸酯的成功。磷酸酯淀粉具有广泛的用途,在造纸工业中,磷酸醋淀粉可用作湿部添加剂,起到改善填料留着作用。淀粉磷酸醋属阴离子型淀粉衍生物,对带正电的填料(因填料中有钙离子等)具有留着作用。另外,由于磷酸化淀粉糊化液成膜性好、透明度高、粘度稳定,因此在抄纸生产过程中能赋子纸张较高的强度。其作为着色纸的颜料粘结剂,具有保持纸张平整光滑、颜料不易脱落、不易吸潮等特优点。另外,磷酸醋淀粉还可用作食品工业中增稠剂和稳定剂,如添加到奶油、奶酪等食品中可赋予食品一定形状,并提高产品的低温贮藏稳定性。在纺织工业中,磷酸酯淀粉可作为纱线和织物的上浆剂和处理剂,日化、医药工业产品的填料和粘合剂,以及油漆、选矿乳化剂等产品中添加剂。 3 、醚化淀粉
醚化淀粉是一类分子中含有醚键的改性淀粉的总称。不同的醚化剂可得到不同的淀粉醚产品,各自的功能与性质也不相同。根据淀粉醚水溶液呈现电荷特蛀,可将其确定为非离子淀粉醚。羟烷基淀粉醚类是非离子型,即其糊的性质不受电解质或水硬度影响。非离子淀粉醚品种繁多,主要采用的醚化剂有环氧丙烷、环氧乙烷、甲基氯、乙基氯、丙烯氯、苄基氯、二甲基硫酸及部分碘和溴的烃类。离子淀粉醚又分阳离子淀粉醚和阴离子淀粉醚。阳离子淀粉醚主要以含氮的醚衍生物为主。如叔胺烷基淀粉醚和季铵烷基淀粉醚,分子中的氮原子带正电荷,称为阳离子淀粉醚。阴离子淀粉醚是以羧甲基淀粉钠为主要一类物质,在水溶液中以淀粉—O—CH2COO一电离状态存在,带负电,称为阴离子淀粉醚,阴离子淀粉醚主要醚化剂为一氯醋酸。 4 、交联淀粉
为了获得高凝胶强度的改性淀粉,通常采用交联处理方法。由于淀粉葡萄糖单位上的C2和C3上的OH游离状态,并且c2上的OH基团比C3上的OH基团更活泼,因此,使得淀粉分子上的
C2上的羟基与多官能团的试剂起反应,生成新的化学键,将不同淀粉分子交叉联结起来。经常用的交联剂有三氯氧磷、偏磷酸三钠、丙烯醛、环氧氯丙烷等。 交联淀粉具有以下四个特性 A 颗粒性质。
交联淀粉的颗粒形状未发生变化。交联反应主要发生在淀粉的无定型支链区域,同时由于交联的作用使得整个淀粉分子呈现一个空间网络结构,具有耐较高机械强度的优点,其表面具有较强的吸附能力。 B 糊化性质。
与原淀粉相比,交联淀粉的糊化温度与粘度性质存在很大差别。较低程度交联的淀粉糊化温度与最高粘度都稍高,受热时粘度持续增高,不出现最大粘度峰
值,冷却后粘度更增高。随着交联程度的提高,淀粉分子间交联化学键增加,则交联淀粉受热只发生轻微溶胀,呈现由多晶态向非晶态转变的一种趋势而导致体系粘度低,仍保持颗粒状态具有良好的流动性。交联淀粉糊的粘度稳定性提高,对热、酸和剪切力影响具有高稳定性。’
C 成膜性。交联淀粉糊化后成膜性能良好,并且强度较高。 D 消化性。
磷酸交联作用会轻微降低淀粉酶对淀粉的酶解,但是也有研究揭示与原淀粉相比,交联变性对淀粉的酶解作用没有影响。当交联剂POCl用量为0.05%时,磷酞氯交联淀粉糊用胰脏淀粉酶消化时不会受交联基团引入的影响而发生变化;仅当POCl3,用量为1.5%时交联变性才会抑制淀粉酶对交联淀粉糊的酶解作用。
交联淀粉在食品增稠稳定剂,胶凝剂,作为面团品质改良剂m1等方面都有较好的应用。 5 、接枝淀粉
接枝淀粉是现有变性淀粉中最新的一种(第三代变性淀粉),它是近年来发展较快的技术含量高、性能优异的变性淀粉,它是用化学方法首先在淀粉的大分子上产生游离基(自由基),然后在高分子聚合物的链接上形成支链。因淀粉分子上接入了大分子支链,如乙烯或丙烯类单体,改善了淀粉的粘接能力。其浆料兼具淀粉和合成浆料二者的特点,互补长短,价格却低于合成浆料;而且接枝淀粉中的淀粉在接枝前、后依然可以进行某些变性,从而可显著提高对棉、毛纤维和合成纤维的粘附性及成膜性,浆膜弹性和伸度以及粘度稳定性均有较大的提高,可作为主体浆料,甚至可以单独上浆。其性能在很大程度上取决于接枝单体的性能和接枝率等。可应用于高吸水性树脂,生物降解塑料,纺织浆料,在造纸工业上,接枝淀粉能被用作絮凝剂,对造纸白水等废水具有较好的絮凝效果,利用接枝淀粉优良的吸附性能处理工业废水,可除去里面的重金属离子。此外,接枝淀粉在石油、电池工业,以及粘合剂方面也有着广泛的用途。
08年
简述酶活性对生物体代谢的调节作用
酶活性的调节是通过改变酶的催化活性来改变细胞内物质代谢的速
度。酶活性的调节包括前馈激活、反馈抑制、变构作用和共价修饰等方面。 1前馈激活:代谢途径中一个酶被该途径中前面产生的代谢物激活的现象。是指在一反应序列中,前面的代谢物可对后面的酶起激活作用,促使反应向前进行。
2、反馈抑制: 一种负反馈机制,其中酶促反应的末端产物可抑制在此产物合成过程中起作用的酶的活性。这种抑制具有协同性、积累性和序贯性。 有普通反馈抑制和分支反馈抑制之分
普通反馈抑制:是指最终产物抑制作用,即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的酶的活性调节,对生物体代谢所引起的抑制作用。
分支代谢中的反馈抑制:
多价反馈抑制:分支代谢途径中的多个终产物每一个单独过量时对共同途径中较早的一个酶不产生抑制作用,因而并不影响整个代谢进度,只有多个终产物同时过量才会对关键酶产生抑制作用。
协同反馈抑制: 协同反馈抑制与多价反馈抑制相同的是要多个终产物同时过量才会对关键酶产生抑制作用。两者的不同点单一终产物过量时协同反馈抑制会抑制分支上的第一个酶,但不影响其它代谢
累积反馈抑制:多个终产物中任何一个过量都能单独的部分抑制共同途径中的关键酶,但要达到最大抑制效果,必须要多个终产物同时过量,各终产物的反馈抑制有累积作用。
增效反馈抑制:任何一个终产物过量时,仅部分抑制共同途径关键酶的活性,多个终产物过量时,可引起强烈抑制,其抑制程度大于各产物单独过量时抑制效果的总和。
顺序反馈抑制:终产物通过在过量时抑制各自支路上的第一个酶使之前的中间产物堆积,间接抑制共同途径的关键酶。
3、变构调节作用:某些物质如代谢产物、小分子化合物,能与酶分子上的非催化部位(调节位)作用,使酶蛋白分子发生构象改变,从而改变酶活性(激活或抑制)达到抑制和促进代谢的进度。 4、共价修饰调节作用
在调节酶分子上以共价键连上或脱下某种特殊化学基因所引起的酶分子活性改 变。
简述酶的分离提纯过程及注意事项
一.在提纯过程中我们应该保证提取过程中避免酶变性而失去活性。所以我们主要注意以下几个方面:
1.全部操作必须在低温下进行,并要加入缓冲溶液。 2.材料一旦匀浆要尽快完成。
3.防止强酸、强碱、高温和剧烈搅拌,以免酶失活。
4.对于巯基酶需加入少量巯基乙醇,以免酶被氧化失活。 5.有时需在抽提溶剂中加少量EDTA,以免重金属使酶失活。
6、在过滤或搅拌等操作中,要尽量防止泡沫的生成,以避免酶蛋白在溶液表面的变性
7.在整个分离纯化过程中,每一步都需要测酶活力和蛋白质含量。
二、提纯过程:一般纯化按照下面的流程就行选材、破碎细胞,抽提,分离及纯化,
进一步纯化,浓缩、干燥与结晶,检测酶纯度,最后是保存。具体如下: 1、 选材:选择酶含量丰富的新鲜生物材料,目前常用微生物为材料制备各种酶制剂。酶的提取工作应在获得材料后立即开始,否则应在低温下保存,-20~-70°C为宜。获将生物组织做成丙酮粉保存。 2、 破碎:动物组织细胞较易破碎,通过一般的研磨器,匀浆器,高速组织捣碎机就可达到目的。微生物及植物细胞壁较厚,需要用超声波、细菌磨、冻融、溶菌酶或用某些化学试剂如甲苯、去垢剂等处理加以破碎,制成组织匀浆。
3、 抽提:在低温下,以水或低盐缓冲液,从组织匀浆中抽提酶,得到酶的粗提液。
4、 分离及纯化:酶是生物活性物质,在分离纯化中必须注意减少酶活性的损失,操作条件要温和,全部操作一般在0~5度间进行。根据酶
大多数属于蛋白质这一特性,用一系列分离蛋白质的方法,如盐析、等电点沉淀、有机溶剂分级、选择性热变性等方法可以从酶粗提液中提取酶。
5、 进一步纯化:从酶粗提液中提取酶后再采用吸附层析、离子交换层析、凝胶过滤、亲和层析、疏水层析及高效液相色谱法等层析技术或各种制备电泳技术进一步纯化酶,以得到纯的酶制品。为了得到理想的纯化效果,往往采用几种比较方法配合使用。
6、 浓缩和干燥:浓缩与干燥都是酶与溶剂(通常是水)分离的过程。在酶的分离纯化过程中是一个重要的环节。
离心分离、过滤与膜分离、沉淀分离、层析分离等都能起到浓缩作用。用各种吸水剂,如硅胶、聚乙二醇、干燥凝胶等吸去水分,也可以达到浓缩效果。蒸发浓缩是通过加热或者减压方法使溶液中的部分溶剂汽化蒸发,使溶液得以浓缩的过程。由于酶在高温条件下不稳定,容易变性失活,故酶液的浓缩通常采用真空浓缩。即在一定的真空条件下,使酶液在60℃以下进行浓缩。
在固体酶制剂的生产过程中,为了提高酶的稳定性,便于保存、运输和使用,一般都必须进行干燥。常用的干燥方法有:真空干燥,冷冻干燥,喷雾干燥,气流干燥,吸附干燥。
结晶是溶质以晶体形式从溶液中析出的过程。酶在结晶之前,酶液必须经过纯化达到一定的纯度。如果酶液纯度太低,不能进行结晶。通常酶的纯度应当在50%以上,方能进行结晶。总的趋势是酶的纯度越高,越容易进行结晶。要说明的是,不同的酶对结晶时的纯度要求不同。 有些酶在纯度达到50%时就可能结晶,而有些酶在纯度很高的条件下也无法析出结晶。所以酶的结晶并非达到绝对纯化,只是达到相当的纯度而已。结晶的方法有盐析结晶、有机溶剂结晶、透析平衡结晶、等电点结晶。通常的方法是把盐加入一个比较浓的酶溶液中至微浑浊为止。有时需要改变溶液的PH值及温度,轻轻摩擦玻璃壁等方法以便达到结晶的目的。
7、检测酶纯度:在没得制备过程中每一步都应测定留用以及准备弃去的部分中所含酶的总活力和比活力,以了解经过每一步骤后酶的回收率,纯化倍数,从而决定这一步的取舍。
8、保存:通常将纯化后的酶溶液经透析除盐后冰冻干燥得到酶粉,低温下可较长时间保存。或将酶溶液用饱和硫酸铵溶液反透析后在浓盐溶液中保存。也可将酶溶液制成25%甘油或50%甘油分别贮于-25或-50冰箱中保存。注意酶溶液浓度越低越易变性,因此切记不能保存酶的稀溶液。
简述三羧酸循环的过程及重要意义
过程:三羧酸循环由8步代谢反应组成
柠檬酸→异柠檬酸→α-酮戊二酸→琥珀酰CoA 乙酰CoA ↑ ↓
草酰乙酸 ← 苹果酸 ← 延胡羧酸 ← 琥珀酸 1.乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸的合成
乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸;反应由柠檬酸合酶催化。