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等溫滴定量熱儀：提供完整的熱力學(xué)參數(shù)分析

來源：時間：2024-02-19 14:00:13 瀏覽：3088次

等溫滴定量熱儀：提供完整的熱力學(xué)參數(shù)分析

等溫滴定量熱儀（Isothermal Titration Calorimetry，簡稱ITC）是一種現(xiàn)代生物物理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，用于研究生物大分子（如蛋白質(zhì)、核酸、多糖等）之間相互作用的動態(tài)過程和熱力學(xué)參數(shù)；ITC技術(shù)通過測量生物分子之間熱交換的過程，從而揭示它們之間的相互作用力、結(jié)合親和力、焓變、熵變等熱力學(xué)參數(shù)。

一. 工作原理

等溫滴定量熱儀主要由兩個部分組成：樣品池和注射器；樣品池中裝有目標(biāo)生物分子，而注射器中裝有另一種生物分子，通常為小分子配體；實(shí)驗(yàn)過程中，兩個池保持相同的溫度，通過熱電偶回路連接，確保樣品池和參比池的溫度保持一致。

在實(shí)驗(yàn)過程中，注射器中的配體逐漸滴加到樣品池中，與目標(biāo)生物分子發(fā)生相互作用，這種相互作用會產(chǎn)生一定的熱效應(yīng)，即焓變；ITC儀器通過高靈敏度的熱敏裝置檢測樣品池和參比池之間的溫度變化，并反饋給加熱器，由加熱器來補(bǔ)償這種溫差，使兩個池的溫度保持恒定，通過記錄溫度變化，ITC儀器可以計算出生物分子之間的熱力學(xué)參數(shù)。

二. 應(yīng)用范圍

等溫滴定量熱儀在生物分子相互作用研究中具有廣泛的應(yīng)用，主要包括：

1. 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用：ITC可以用于研究蛋白質(zhì)之間的相互作用，幫助科學(xué)家揭示蛋白質(zhì)復(fù)合物的形成和穩(wěn)定性，進(jìn)而了解生物過程中的調(diào)控機(jī)制。

2. 蛋白質(zhì)-小分子相互作用：ITC可以研究蛋白質(zhì)與小分子配體（如藥物分子）之間的相互作用，為藥物設(shè)計和篩選提供重要信息。

3. 核酸-核酸相互作用：ITC可以用于研究核酸（DNA、RNA）之間的相互作用，揭示基因表達(dá)調(diào)控的分子基礎(chǔ)。

4. 酶動力學(xué)：ITC可以測量酶與底物、抑制劑之間的相互作用，研究酶的催化機(jī)制和調(diào)控途徑。

5. 生物材料研究：ITC可以用于研究生物材料（如蛋白質(zhì)、多糖）的組裝和結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系。

三．重要性

等溫滴定量熱儀在生物分子相互作用研究中的重要性體現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 高靈敏度：ITC可以檢測微小的熱變化，從而揭示生物分子之間低親和力的相互作用。

2. 無需標(biāo)記：與熒光標(biāo)記等技術(shù)相比，ITC技術(shù)無需對樣品進(jìn)行標(biāo)記，避免了標(biāo)記劑可能帶來的干擾。

3. 全面分析：ITC可以提供關(guān)于生物分子相互作用的熱力學(xué)參數(shù)，包括結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點(diǎn)數(shù)、焓變、熵變等，為研究者提供全面的相互作用信息。