生物化
❶ 生物转化的转化过程
生物转化一般分为Ⅰ、Ⅱ两个连续的作用过程。在过程Ⅰ中,异物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构,形成某些活性基团(如—OH、—SH、—COOH、—NH2等)或进一步使这些活性基团暴露。在过程Ⅱ中,异物的一级代谢物在另外的一些酶系统催化下通过上述活性基团与细胞内的某些化合物结合,生成结合产物(二级代谢物)。结合产物的极性(亲水性)一般有所增强,利于排出,例如氨基甲酸酯类杀虫剂胺甲萘(西维因)的生物转化过程如下:
异物的生物转化一般都要经历这两个连续过程,但也有一些异物由于本身已含有相应的活性基团,因而不必经由过程Ⅰ即可直接与细胞内的物质结合而完成其生物转化。 异物生物转化过程Ⅰ中的氧化反应是在混合功能氧化酶系(又称为单氧酶系、羟化酶系或细胞色素P-450酶系)的催化作用下进行的。异物的氧化可用下式表述:
NADPH2:还原型辅酶II;NADP:氧化型辅酶II这一酶系的活性很强,但专一性差,凡是具有一定脂溶性的异物,几乎都能在它的催化下被氧化,因此常称为混合功能氧化酶。目前认为它能催化的氧化反应如表所示。 生物转化过程Ⅰ中的水解反应是酯类、酰胺类等异物的转化方式。有机磷农药在化学上属于酯类或酰胺类,因而这一类由相应的水解酶(如酯酶、酰胺酶等)催化的反应,在生物转化上也很重要。例如:
生物转化过程Ⅱ由专一性强的各种转移酶催化,可用下式表示:
式中的受体即异物,供体又称结合物,是参与结合反应的细胞内物质结合物。主要是各种核苷酸衍生物,如尿苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDPGA,提供葡萄糖醛酸基团、GA),3′-磷酸腺苷酸硫酸(PAPS,提供硫酸基团、S=SO3H),腺苷蛋氨酸(SAM,甲基供体,M=甲基),乙酰辅酶A(CH3CO—SCoA,乙酰基供体,CH3—CO二乙酰基)。此外,某些氨基酸(如甘氨酸、谷氨酰胺)及其衍生物(如谷胱甘肽)也是重要的结合物。供体或结合物都是细胞代谢的正常产物。
❷ 生物化材料能起到什么作用
自然界中,有许多生物具有再生与修复能力。海参在遇到敌人袭击时,会把自己的内脏拉出来,然后自己趁机逃走,不久以后,它又会长出一副新内脏;蜥蜴在被砍掉尾巴后,能够再生出尾巴来;把一条蚯蚓从中间砍成两段,其头部(带胸节的)能再生成新的蚯蚓;人的皮肤被划伤或骨折后在一定程度上也能愈合,大家想想,要是不能愈合,那将是很可怕的。但是我们人的这种自我修复能力是有限的(比如,如果皮肤上伤口裂开较大,就必须缝针来帮助伤口愈合)。长期以来,人们一直在努力研究能够使其受损伤的、病变的组织与器官完美再生和修复的材料及装置。20世纪80年代以来,这种材料的研究开始兴起。它能够调节、控制和诱导人体组织的自身修复、再生的能力,使再生的天然健康组织和器官能够取代病变的组织和器官。
对于发生病变和损伤组织与器官的修复,现在我们较为熟悉的做法是进行组织和器官的移植,如给大面积烧伤病人移植皮肤,给肾衰竭和尿毒症患者换肾等。但是因为人本身的器官会对移植进来的器官产生排异反应,这使移植技术受到限制,事实上,在进行过的此类手术中,有不少患者就因为排异反应而死亡。另外,也并不是所有的器官都能进行移植。因此,要彻底解决病变和损伤组织与器官的修复问题还必须另辟蹊径,比如利用生物化材料培植健康的组织和器官。
运用生物化材料,可以从以下两个方面进行:
第一是利用需要移植的人本身的一小片健康组织或细胞进行体外繁殖培养,然后再送回人体的组织细胞中培养。比如,把我们人体皮肤细胞的纤维枝芽细胞接种到一种叫做“胶原—硫酸软骨素”的多孔膜上,可以得到有生命力的人造皮肤。可是这种细胞的培养繁殖需要较长的时间,病人很难等待,另外培养的技术也不完善。这种技术和植物中的嫁接技术比较像,比如我们要培养一棵梨树树苗,就可以把它先嫁接在其它果树上培养,然后再取下来种植。
第二种是选择合适的载体材料和调节细胞生长分化的物质,并对其作用进行定位调控。我们知道,人体的基本组成单位是细胞,一个原始的受精卵细胞能发育、繁殖、生长并逐渐分化成各种组织和器官。现在的生物技术能够对这些细胞的分化、繁殖和生长进行调节控制。患者需要什么,我们就调控细胞朝什么方向发展。
❸ 生物氧化与生物转化的区别
生物氧化一般指生物体内脱氢放能的反应过程
与无机化学的反应过程不同
这个过程一般缓慢而且转化率高
主要用以释放能量
供给生物体使用
生物转化一般指生物体内将一种外源物质转化成另一种物质的过程
这个过程由多种酶参与
包括诸如甲基化
酰化的过程
通过这种转化来维持机体的内部稳态
转化过程中也会有氧化的过程
不过这个氧化不是彻底氧化
主要目的依然是转化成为目的产物
❹ 生物化工是干什么的
解决人类所面临的资源、能源、食品、健康和环境问题的学科。
生物化工是生物学、化学、工程学等多学科组成的交叉学科,研究有生物体或生物活性物质参与的过程中的基本理论和工程技术。它是一级学科"化学工程与技术"中的一个重要分支和重点发展的二级学科,在生物技术产业化过程中起着关键作用。
生物化工发展:
生物技术产业的投资利润率高达17.6%,是信息产业的2倍。近十年,全球生物技术产业的产值以每3年增加5倍的速度增长。我国生物化工行业经过长期发展,已有一定基础,特别是改革开放以后,生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。
生物化工产业的发展与传统化工相比优势明显,国家对生物化工产业的发展十分重视,尤其是在生物化工技术方面,我国"863"和"973"计划都将生物技术纳入重点资助领域,生物化工产业化步伐正在加快,生物化工产业发展势头良好;向君分析将来化工领域20%-30%的化学工艺过程将会被生物技术过程所取代,生物技术产业将成为21世纪的主导产业之一,生物化工将成为21世纪的重要化工产业。
生物化工涉及面广,许多生化公司都有自已的专长,它们之间为了商业利益的合作也非常活跃。此外,随着从事传统行业的生产厂家的加入,由于技术与生产方面的原因,它们与从事生物化工开发与生产的企业合作也很频繁。所有这一切,都使生物化工行业的合作越来越广泛。
拓展资料:
生物化工(Biological Chemical Engineering)是一门以实验研究为基础、理论和工程应用并重,综合遗传工程、细胞工程、酶工程与工程技术理论,通过工程研究、过程设计、操作的优化与控制,实现生物过程的目标产物。因此它在生物技术中有着重要地位。本学科也是生物技术的一个重要组成部分,将为解决人类所面临的资源、能源、食品、健康和环境等重大问题起到积极的作用。
生物化工学科起始于第二次世界大战时期,以抗生素的深层发酵和大规模生产技术的研究为标志。20世纪60年代末至80年代中期,转基因技术、生物催化与转比技术、动植物细胞培养技术、新型生物反应器和新型生物分离技术等开发和研究的成功,使本学科进入了新的发展时期,学科体系逐步完善。20世纪后期,随着以基因工程为代表的高新技术的迅速崛起,为本学科的进一步发展开辟了新领域。
❺ 生物转化的名词解释
生物转化是指化学物的代谢变化过程。即:毒物经过酶催化后化学结构发生改变的代谢过程,即毒物出现了质的变化。
生物转化又称“代谢转化”。外来化合物在体内经酶催化或非酶作用下所发生的化学变化过程。生物转化可以使外来化合物的毒性降低生物解毒,也可使某些外来化合物的毒性增加(生物活化),一般称为生物转化的两重性。如土壤微生物能够把林丹转化为二氧化碳,而水底微生物能把无机汞转化毒性更大的甲基汞。有机物质的生物转化维持生物生命活动所必需的能量和物质,人造惰性有机物一般较难被生物所转化而污染环境。化学毒物在体内的吸收、分布和排泄过程称为生物转运。
生物的肝脏是生物转化作用的主要器官,在肝细胞微粒体、胞液、线粒体等部位均存在有关生物转化的酶类。其它组织如肾、胃肠道、肺、皮肤及胎盘等也可进行一定的生物转化,但以肝脏最为重要,其生物转化功能最强。
❻ 生物转化和矿化的区别
矿化作用是在土壤来微生物作用下源
,土壤中有机态化合物转化为无机态化合物过程的总称。矿化作用在自然界的碳
、氮、磷和硫等元素的生物循环中十分重要。矿化作用的强度与土壤理化性质有关,还受被矿化的有机化合物中有关元素含量比例的影响。土壤中复杂含氮有机物质在土壤微生物的作用下,经氨基化作用逐步分解为简单有机态氨基化合物,再经氨化作用转化成氨和其他较简单的中间产物。氨化作用释出的氨大部分与有机或无机酸结合成铵盐,或被植物吸收,或在微生物作用下氧化成硝酸盐。土壤中部分有机态磷以核酸、植素和磷脂形式存在,在微生物的作用下分解为能被植物吸收的无机态磷化合物。
❼ 药物在体内的生物转化是什么
药物作为外来活性物质(xenobiotic)机体首先要将之灭活 同时还要促其自体内消除 能大量吸收进入体内的药物多是极性低的脂溶性药物 在排泄过程中易被再吸收 不易消除 体内药物主要在肝脏生物转化(比哦 transformation)而失去药理活性 并转化为极性高的水溶性代谢物而利于排出体外 生物转化与排泄统称为消除(elimination)
生物转化分两步进行 第一步为氧化 还原或水解 第二步为结合 第一步反应使多数药物灭活 但少数例外反而活化 故生物转化不能称为解毒过程 第二步与体内物质结合后总是使药物活性降低或灭活并使极性增加 各药在体内转化过程不同 有的只经一步转化 有的完全不变自肾排出 有的经多步转化生成多个代谢产物
肝脏微粒体的细胞色素P-450酶系统是促进药物生物转化的主要系统 故又简称肝药酶 现已分离出70余种 此酶系统的基本作用是从辅酶ll及细胞色素b5获得两个H+ 另外接受一个氧分子 其中一个氧原子使药物羟化 另一个氧原子与两个H+结合成水
(RH+NADPH+O2+2H+—ROH+NADP++H2O)没有相应的还原产物 故又名单加氧酶 能对数百种药物起反应 此酶系统活性有限 在药物间容易发生竞争性抑制 它又不稳定 个体差异大 且易受药物的诱导或抑制 例如笨巴比妥能促进光面肌浆网增生 其中P-450酶系统活性增加 加速药物生物转化 这是其自身耐受性及与其他药物交叉耐受性的原因 西米替丁抑制P-450酶系统活性 可使其他药物效应敏化 该酶系统在缺氧条件下可对偶氮及芳香硝基化合物产生还原反应 生成胺基 微粒体内还存在水解酶及葡萄糖醛酸转移酶
生物转化的第二步反应是结合 多数经过氧化反应的药物再经肝微粒体的葡萄糖醛酸转移酶作用与葡萄糖醛酸结合 有些药物还能和乙酰基 甘氨酸 硫酸等结合 这些结合反应都需要供体参加 例如二磷酸尿嘧啶是葡萄糖醛酸的供体
❽ 生物化材料的研究具有哪些革命性意义
生物化材料的研究具有两个革命性意义:一是创造了具有生物活性的专材料;二是力求人体组属织的完全天然修复和再生。这也表明人类已经进入了改造和创新生命形态的时代。这是生物、医学、工程技术等合理分工、密切合作的结果,其发展必将为人类的健康造福。
❾ 运用生物化材料可以从哪些方面对人体进行治疗
第一是利用需要移植的人本身的一小片健康组织或细胞进行体外繁殖培养版,然后再。权送回人体的组织细胞中培养。比如,把我们人体皮肤细胞的纤维枝芽细胞接种到一种叫做“胶原—硫酸软骨素”的多孔膜上,可以得到有生命力的人造皮肤。可是这种细胞的培养繁殖需要较长的时间,病人很难等待,另外培养的技术也不完善。这种技术和植物中的嫁接技术比较像,比如我们要培养一棵梨树树苗,就可以把它先嫁接在其它果树上培养,然后再取下来种植。第二种是选择合适的载体材料和调节细胞生长分化的物质,并对其作用进行定位调控。我们知道,人体的基本组成单位是细胞,一个原始的受精卵细胞能发育、繁殖、生长并逐渐分化成各种组织和器官。现在的生物技术能够对这些细胞的分化、繁殖和生长进行调节控制。患者需要什么,我们就调控细胞朝什么方向发展。
❿ 生物化材料都有哪些用途
生物化材料有多种名称,如杂化生物材料、组织工程材料、第三代生物医学材料等。当前生物化材料研究涉及的组织和器官有骨骼、牙齿、皮肤、食道、血管、肝脏、胸腺、肾脏、心脏和神经等。由于目前的技术还不能完全控制人工器官植入人体后的排异反应,今后一段时间内,在医学领域,人们还不能放心地长期使用全人工合成器官。因此,研究一种通过组织培养或诱导生长的人体自身组织和器官修复与再生,比去追求人造器官材料的寿命要更有意义。
生物化材料的研究具有两个革命性意义:一是创造了具有生物活性的材料;二是力求人体组织的完全天然修复和再生。这也表明人类已经进入了改造和创新生命形态的时代。这是生物、医学、工程技术等合理分工、密切合作的结果,其发展必将为人类的健康造福。