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文档简介
《无机及分析化学》电子教案无机及分析化学2023/7/29第四章酸碱平衡与酸碱滴定法学习要点:1、掌握酸碱质子理论;2、酸碱平衡中的有关计算,一元酸碱、缓冲溶液pH计算3、不同酸度中酸碱的型体分布;4、酸碱指示剂变色范围、理论变色点;5、一元酸碱的滴定、了解多元酸碱的滴定6、酸碱标准溶液配制与标定,2023/7/29第四章酸碱平衡与酸碱滴定法§4-1酸碱理论§4-2酸碱平衡§4-3缓冲溶液§4-4弱酸(碱)溶液中各型体的分布§4-5酸碱滴定法§4-6酸碱滴定法的应用2023/7/29§4-1酸碱理论一、酸碱的电离理论二、酸碱质子理论三、酸碱的相对强弱返回2023/7/29一、酸碱的电离理论阿仑尼乌斯“电离说”★酸指在水中电离出的阳离子全部为H+H2SO4=HSO4+H+★碱指在水中电离出的阴离子全部为OH-NaOH=Na++OH-
★中和反应的实质H++OH-=H2O★水溶液中电解质部分电离SvanteAugustArrhenius
瑞典化学家2023/7/29解离度:电解质在溶液中达到解离平衡时,已解离的分子数占原来分子总数的百分率按照电离理论,NH3、Na2CO3都不是碱,但两者的水溶液都呈碱性,而且Na2CO3俗称纯碱。NH4Cl也不是酸,但水溶液呈酸性。返回一、酸碱的电离理论2023/7/29二、酸碱质子理论1.酸碱的概念酸:凡能释放出质子(H+)的任何含氢原子的分子或离子的物种。
(质子的给予体)碱:凡能与质子(H+)结合的分子或离子的物种
(质子的接受体)质子理论中无盐的概念,电离理论中的盐,在质子理论中都是离子酸或离子碱。
BrfnstedJN丹麦物理化学家2023/7/29酸H++碱-++AcHHAc
-+-+2442HPOHPOH-+-+3424POHHPO+++34NHHNH++++252362O)Fe(OH)(HHO)Fe(H[][]++++422252O)(HFe(OH)HO)Fe(OH)(H[][]酸中有碱,碱可变酸
1.酸碱的概念2023/7/29酸H++碱例:HAc的共轭碱是Ac-,Ac-的共轭酸HAc,HAc和Ac-为一对共轭酸碱。两性物质:既能给出质子,又能接受质子的物质1.酸碱的概念2023/7/292.酸碱反应HCl(酸1)Cl-(碱1)+H+酸半反应NH3(碱2)+H+NH4+(酸2)碱半反应酸碱反应其实是两个共轭酸碱对之间的质子转移反应,反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸和碱的方向进行返回2023/7/29三、酸碱的相对强弱1.水的解离平衡(质子自递)
H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH-(aq)或H2O(l)
H+(aq)+OH-(aq))OH()OH(3-+=cccc)OH()OH(3-+=cc或—水的离子积常数,简称水的离子积25℃纯水:c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1=1.0×10-142023/7/29在水溶液中,酸、碱的解离就是酸、碱与水之间的质子转移反应,即酸给出质子后成为共轭碱,碱接受水的质子后变为酸。酸的强度决定于它将质子给水的能力,碱的强度决定它从水中夺取质子的能力,具体表现为质子转移反应中平衡常数的大小。平衡常数越大,酸碱的强度也越大。2.酸碱的解离2023/7/29酸的平衡常数用Ka⊝表示,通常称为酸的离解常数,又叫酸度常数碱的平衡常数用Kb⊝表示,通常称为碱的离解常数,又叫碱度常数
Ka⊝值越大,酸性越强。Ka⊝值大于1的酸叫强酸,Ka⊝值小于1的酸叫弱酸。2.酸碱的解离2023/7/29(1)一元弱酸、弱碱的解离及共轭关系+H2OH3O++NH3)(343
)NH(OH()NH)NH(-+=ccc2.酸碱的解离2023/7/29一对共轭酸碱之间解离常数之间的定量关系酸的酸性越强,其共轭碱的碱性越弱;碱的碱性越强,其共轭酸的酸性越弱;2.酸碱的解离2023/7/292023/7/29例4-1求浓度为0.1mol.L-1的HAc溶液pH值解:HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)初始浓度0.1000平衡浓度0.10-x
x
x{}{}{})HAc()Ac()OH()HAc(
3ccc-+=x10.0x)HAc(
2-=x=1.3×10-3c(H3O+)=c(Ac-)=1.3×10-3mol·L-12023/7/292.酸碱的解离(2)多元弱酸、弱碱的解离2023/7/292.酸碱的解离2023/7/292.酸碱的解离2023/7/292.酸碱的解离2023/7/293、解离度与稀释定律(1)解离度与解离常数:解离常数仅受温度影响,但不大;解离度不仅与温度有关,还有浓度有关。HA(aq)
H+(aq)+ A-(aq)初始浓度 c 0 0平衡浓度 c–cα
cα
cα2023/7/29(2)稀释定律:在一定温度下(KaӨ
为定值),某弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。3、解离度与稀释定律2023/7/29例:氨水浓度为0.200mol.L-1时,解离度为0.946%,求浓度为0.100时的解离度。解:根据稀释定律3、解离度与稀释定律返回2023/7/29§4-2酸碱平衡一、溶液pH值与指示剂二、溶液pH值的计算返回2023/7/29一、溶液pH值与指示剂1、溶液的酸(碱)度是指溶液中H3O+(或OH-)离子的平衡浓度常温下,水溶液中2023/7/29pH和pOH使用范围一般在0--14之间。酸性溶液中性溶液碱性溶液1、溶液的酸(碱)度2023/7/292、酸碱指示剂1)酸碱指示剂的变色原理酸碱指示剂是一种有机弱酸或弱碱,其酸式或碱式具有不同颜色,在滴定过程中,由于pH值的变化,导致指示剂结构的变化(失去质子或结合质子),从而使颜色变化。(CH3)2N—(CH3)2N=—N=N—H=N—N——SO3-—SO3-OH-H++pKa=3.4甲基橙2023/7/29以HIn表示弱酸型指示剂,它在水溶液中存在解离平衡:
从上式中可知,它们二者浓度的比值是两个因素决定:KΘ即指示剂常数,在一定的温度下是常数;c
(H+)溶液的酸度。所以指示剂颜色的转变仅由溶液的c(H+)决定。2、酸碱指示剂2)理论变色范围2023/7/29c
(HIn)=c
(In-)时的pH值称为理论变色点,此时溶液颜色为过渡色,pH=p。理论变色点:理论变色范围虽然理论上推算得出指示剂的变色范围为2个pH单位,但由于人眼对颜色的敏感程度不同,所以指示剂的实际变色范围并非如此。当c
(HIn)/c
(In--)≥10时,pH≤p-1显酸色。当c
(HIn)/c
(In--)≤0.1时,pH≥p+1显碱色。2023/7/29混合指示剂是利用颜色的互补作用使指示剂变色,其配制方法有两种:1.向一种指示剂中加入惰性染料(有机物)
溶液的pH靛蓝甲基橙混合色≤3.1蓝红紫4.1蓝橙浅灰≥4.4蓝黄绿2、酸碱指示剂3)混合指示剂2023/7/29溶液的pH溴甲酚绿甲基红混合色<4.0黄红酒红5.1绿橙红灰>6.2蓝黄绿2.两种或两种以上接近的指示剂混合。
⑶万用指示剂:例:pH试纸。各种指示剂按一定的比例配成混合指示剂。2、酸碱指示剂2023/7/29使用指示剂注意事项指示剂用量:滴定时指示剂并不是加入越多越好:指示剂适当少用,变色会明显些;指示剂本身是弱酸弱碱,加入过多会消耗标准溶液,从而引入误差。温度:指示剂颜色变化方向:
无色—红色明显,反之不宜观察返回2、酸碱指示剂2023/7/29二、酸碱溶液pH的计算1、质子条件式2、一元弱酸(碱)溶液酸度的计算3、多元弱酸(碱)溶液酸度的计算4、两性物质水溶液酸度的计算2023/7/291、质子条件式零水准:水溶液中大量存在并参与了质子转移反应的物质,通常被作为参照物来考虑质子的得失,这个水准称为零水准。酸碱反应实质是质子的转移,当反应达到平衡时,酸失去质子数与碱得到的质子数必然相等,这种数量关系的数学表达式称为质子条件式(PBE)HAc的水溶液,通常选定HAc和H2O作为零水准2023/7/29HAc的水溶液HAc+H2O
H3O++Ac-H2O+H2OH3O++OH-HAc水溶液的质子表达式为:c(H3O+)=c(Ac-)+c(OH-)或c(H+)=c(Ac-)+c(OH-)1、质子条件式2023/7/29NaH2PO4的水溶液1、质子条件式2023/7/292、一元弱酸(碱)溶液酸度的计算1)分析浓度与平衡浓度分析浓度:一定体积溶液中含某种物质的量,包括已离解和未离解两部分,也称总浓度。平衡浓度:溶解到平衡时溶液中存在的各组分的物质的量浓度。2)酸(碱)的浓度与酸度(碱度)酸的浓度指单位体积溶液中所含某种酸的物质的量,包括未解离的和已解离的酸的浓度。酸度是指溶液中H+的浓度或活度,常用pH表示2023/7/29c(H+)=c(A-)+c(OH-)2、一元弱酸(碱)溶液酸度的计算2023/7/292)当酸不太弱,可忽略水的解离,但弱酸解离度不很小1)当酸不太弱,可忽略水的解离,且弱酸解离度很小3)当酸很弱,不能忽略水的解离,但弱酸解离度很小且c(HA)=c-c(H+)=c且c(HA)=c-c(A-)=c2023/7/29例4-3:计算分析c(HAc)=0.10mol.L-1溶液的pH解:查表知:所以:pH=2.872023/7/29例4-4-氯乙酸CH2ClCOOH的为1.40×10-3.试计算c0(CH2ClCOOH)=0.10mol·dm-3时该酸水溶液的pH。解:由于c=0.10×1.40×10-3>20c0/=0.10/1.40×10-3=71<500所以应用近似式进行计算:2023/7/29一元弱碱溶液的计算与弱酸相似例4-5:计算分析浓度为0.040mol.L-1的一氯乙酸钠溶液的pH值。解:所以pOH=6.27pH=7.732023/7/29多元弱酸的解离是分级进行的,每一级都有一个解离常数,以在水溶液中的硫化氢H2S为例,其解离过程按以下两步进行。3、多元弱酸(碱)溶液酸度的计算一级解离为:H2S(aq)=H+(aq)+HS-(aq)二级解离为:HS-(aq)=H+(aq)+S2-(aq)
2023/7/29一般情况下,二元酸的Ka1Ө远远大于Ka2Ө
。H2S的二级解离使HS-进一步给出H+,这比一级解离要困难得多,因为带有两个负电荷的S2-对H+的吸引比带一个负电荷的HS-对H+的吸引要强得多。又由于一级解离所生成的H+能促使二级解离的平衡强烈地偏向左方,所以二级解离的解离度比一级解离的要小得多。计算多元酸的H+浓度时,若Ka1Ө远远大于Ka2Ө
,则可忽略二级解离平衡,与计算一元酸H+浓度的方法相同,3、多元弱酸(碱)溶液酸度的计算2023/7/29例4-6:计算分析浓度为0.10mol.L-1的H2S水溶液的pH。解:查表知:pH=3.942023/7/29多元弱碱溶液酸度计算方法相似例4-7:计算分析浓度为1.0×10-4mol.L-1的磷酸钠溶液pH解:所以pOH=4.00pH=10.00返回2023/7/294、两性物质水溶液pH值计算NaHCO3,Na2PO4,NaH2PO4等既能给出质子,又能接受质子的物质,称为两性物质。2023/7/291.当两性物质酸性不太弱,浓度不太小2.当两性物质酸性不太弱,浓度比较小3.当两性物质酸性比较弱,浓度不太小可忽略水的解离2023/7/29例:计算0.20mol.L-1的邻苯二甲酸氢钾溶液的pH。解:查表知:pH=4.182023/7/29一、同离子效应二、缓冲溶液定义及作用原理三、缓冲溶液pH的计算四、缓冲溶液的配制§4-3缓冲溶液返回2023/7/29HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac–(aq)Ac–(aq)NH4Ac(aq)(aq)+平衡移动方向
同离子效应:在弱电解质溶液中,加入与其含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的解离度降低的现象。
盐效应
一、同离子效应2023/7/29例4-8:在0.10mol·L-1的HAc溶液中,加入NH4Ac(s),使其浓度为0.10mol·L-1,计算加入NH4Ac前后溶液的pH值和HAc的解离度。解(1)HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)初始浓度
0.1000平衡浓度
0.10-x
x
x{}{}{})HAc()Ac()OH()HAc(
3ccc-+=x10.0x)HAc(
2-=x=1.3×10-3c(H3O+)=c(Ac-)=1.3×10-3mol·L-12023/7/29c(HAc)=(0.10-1.3×10-3)mol·L-1≈0.10mol·L-1HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)(2)c0
0.1000.10ceq0.10–x
x0.10+x0.10±x≈0.10x=1.8×10-5
c(H+)=1.8×10-5mol·L-1
pH=4.74,α=0.018%2023/7/29二、缓冲溶液定义及作用原理实验:50ml纯水pH=750mLHAc—NaAc[c(HAc)=c(NaAc)=0.10mol·L-1]pH=4.74 加入1滴(0.05ml)1mol·L-1HClpH=3pH=4.73加入1滴(0.05ml)1mol·L-1NaOHpH=11pH=4.75
缓冲溶液:具有能保持本身pH值相对稳定性能的溶液(也就是不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH值的溶液)。2023/7/29二、缓冲溶液定义及作用原理2023/7/29
溶液中较大量的HA与外加的少量的OH-生成A–和H2O,当达到新平衡时,c(A–)略有增加,c(HA)略有减少,变化不大,因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不变。加入少量强碱:二、缓冲溶液定义及作用原理2023/7/29加入少量强酸:
溶液中大量的A–与外加的少量的H3O+结合成HA,当达到新平衡时,c(HA)略有增加,c(A–)略有减少,
变化不大,因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不变。二、缓冲溶液定义及作用原理2023/7/29三、缓冲溶液pH的计算平衡浓度由于同离子效应的存在,通常用初始浓度c0(HA),c0(A-)代替c(HA),c(A-)。2023/7/29例4-10:向100ml0.100mol/dm3HAc~0.100mol/dm3NaAc中,加入1.00mL1.00mol/L的HCl溶液后,求溶液的pH值解加入的1.00mol/dm3HCl由于稀释,浓度变为:1.00×1.00/(100+1.00)≈0.0100mol/dm3因HCl在溶液中完全解离,加入的c(H+)=0.0100mol/dm3,加入的H+的量相对于缓冲溶液中Ac-的量来说是较小的,可以认为这些加入的H+可与Ac-完全结合成HAc分子,从而使溶液中Ac-浓度减小,HAc浓度增大。若忽略体积改变的微小影响,则有:2023/7/29
上述缓冲溶液不加盐酸时,pH值为4.75;加入1.00cm31.00mol/dm3HCl后,pH值为4.66。两者相差0.09,说明pH值基本不变。
若加入1.00cm3、浓度为1.00mol/dm3NaOH溶液,则pH值为4.84,也基本不变。c
(HAc)=(0.10+0.010)–x≈0.11c
(Ac-)=(0.10-0.010)+x≈0.092023/7/29四、缓冲溶液的配制缓冲容量:
表示缓冲溶液缓冲能力大小,取决于缓冲溶液中缓冲对浓度的大小及比值。浓度较大的缓冲溶液,当缓冲对浓度1:1时,缓冲容量最大;当缓冲对浓度1:1时,缓冲对的浓度越大,缓冲容量最大;2023/7/29缓冲溶液的缓冲范围浓度比为1/10或10/1缓冲溶液的选择和配制原则:
①所选择的缓冲溶液,除了参与和H+或OH–有关的反应以外,不能与反应系统中的其它物质发生副反应;②pKaӨ尽可能接近所需溶液的pH值;四、缓冲溶液的配制2023/7/29欲配制的缓冲溶液的pH值应选择的缓冲组分四、缓冲溶液的配制2023/7/29例4-11:欲用等体积的NaH2PO4溶液和Na2HPO4溶液配制1.00LpH=7.20的缓冲溶液,当将50.00mL的该缓冲溶液与5.00mL0.10mol·L-1HCl混合后,其pH值变为6.80,问:缓冲溶液中NaH2PO4和Na2HPO4的浓度是多大?解:2023/7/29返回2023/7/29§4-4弱酸(碱)溶液中型体的分布在弱酸(碱)平衡体系中,通常存在多种酸碱组分。这些组分的平衡浓度在总浓度中所占的分数称为分布系数,以δ表示。1.分布系数酸(碱)的浓度又叫酸(碱)的分析浓度,是指溶液中所含酸(碱)总的物质的量浓度2023/7/29⑴一元弱酸溶液中各型体的分布HA(aq)
H+(aq)+ A-(aq)HA在溶液中以HA和A-两种形式存在。若弱酸HA的总浓度为c,平衡时HA和A-的平衡浓度分别为c(HA)和c(A-),则c=c(HA)+c(A-)2023/7/292023/7/29例计算pH=4.00时,浓度为0.10mol.L-1的HAc溶液中,HAc和Ac-的分布系数和平衡浓度解:c(HAc)=δ(HAc)·c=0.85×0.10mol.L-1=0.085mol.L-1c(Ac-)=δ(Ac-)·c=0.15×0.10mol.L-1=0.015mol.L-12023/7/29HAcAc-Ac-HAcδ0.504.747HAc的型体分布图pH以pH为横坐标,δ为纵坐标,可以绘制δ-pH曲线,称为弱酸(碱)型体分布图⑴一元弱酸溶液中各型体的分布2023/7/29分布曲线分析pH=pKa,δ=0.5,即HA和A-各占一半;pH<pKa,主要存在形式是HApH>pKa,主要存在形式是A-。⑴一元弱酸溶液中各型体的分布2023/7/29同理,可以推导出一元弱碱溶液中各型体的分布⑴一元弱酸溶液中各型体的分布2023/7/29二元弱酸(以H2A为例)
H2A=HA-+H+HA-=A2-+H+(2)多元弱酸溶液中各型体的分布2023/7/29(2)多元弱酸溶液中各型体的分布2023/7/29讨论:a.b.pH<pKa1Ө,主要成分是H2A
pH>pKa2Ө,主要成分是A2-
pKa1Ө
<pH<pKa2Ө,主要成分是HA-(2)多元弱酸溶液中各型体的分布2023/7/29三元弱酸(以H3A为例)返回(2)多元弱酸溶液中各型体的分布2023/7/29§4-5酸碱滴定法一、强酸强碱滴定二、一元弱酸的滴定三、一元弱碱的滴定四、多元弱酸(碱)的滴定返回2023/7/29一、强酸强碱滴定例:用0.1000mol.L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol.L-1HCl溶液。四个关键点的计算1.滴定前:c
(H+)=0.1000∴pH=1.00(二位有效数字)2023/7/29例如:加入19.98mLNaOH(HCl差0.02mL未被中和)计算pH值,按残有的酸来计算。pH=4.30(改变了3.3个pH单位)注:从滴定开始至化学计量点前的各点的pH值都是按此法计算的。2.滴定开始至化学计量点前:溶液组成:NaCl+HCl一、强酸强碱滴定2023/7/293.化学计量点时:当加入20.00mLNaOH溶液时,HCl被完全中和,生成NaCl溶液,此时:pH=7.00一、强酸强碱滴定2023/7/29溶液组成:NaOH+NaCl溶液,例如加入了20.02mLNaOH溶液,(过量了0.02mL)如此逐一计算,将计算结果列成表格,若以滴定百分数为横坐标,对应的pH值为纵坐标,绘制关系曲线,就得到酸碱滴定曲线。(图4-4)pOH=4.30pH=9.704.化学计量点后:一、强酸强碱滴定2023/7/295.滴定曲线分析(1)滴定突跃范围(图7-4)滴定过程中溶液pH值在化学计量点前后一窄小范围内的剧烈变化称为滴定突跃,突跃所在的pH值范围称为滴定突跃范围。此例中:滴定突跃范围为4.30~9.70终点误差在(-0.1%~+0.1%)。(2)影响突跃范围的因素(图4-5)上例中若HCl、NaOH的起始浓度C=0.01mol.L-1则:突跃的范围是:5.30~8.70一、强酸强碱滴定2023/7/29凡指示剂变色的pH范围完全或基本上落在滴定突跃之内的指示剂,都可保证滴定的准确度。6.指示剂的选择:上例中,可选用的指示剂有:甲基橙(3.1~4.4)甲基红(4.4~6.2)酚酞(8.0~10.0)例如:选用甲基橙作指示剂,当滴定到甲基橙由红-黄时,溶液的pH值约为4.4,这时离化学计量点已不到半滴,终点误差不超过-0.1%。结论:滴定突跃范围越大,越有利于指示剂的选择。返回一、强酸强碱滴定2023/7/29二、一元弱酸的滴定例如:0.1000mol.L-1
NaOH滴定20.00mL0.1000mol.L-1
HAc滴定反应式:OH-+HAc=Ac-+H2O滴定过程中pH值的变化情况,仍可分为四个阶段:
1.滴定前:溶液是0.1000mol.L-1
HAc溶液。pH=2.87(前面计算强酸为1.00)2023/7/292.滴定开始至化学计量点前:溶液中未反应的HAc和反应产物Ac-同时存在,形成一缓冲体系,假设滴入NaOH溶液19.98mL(剩余HAc0.02mL),则:二、一元弱酸的滴定2023/7/29滴入NaOH20.00mL,全部HAc被中和成NaAc,Ac-是弱碱,此时溶液中OH-浓度为:pOH=5.28pH=8.72(强酸为7.00)此时溶液显碱性。3.化学计量点时二、一元弱酸的滴定2023/7/29此时溶液的组成为NaOH+NaAc,由于NaOH的存在,抑制了Ac-的解离,所以溶液的pH值取决于过量的NaOH的浓度。其计算方法同强碱滴定强酸,例如加入NaOH20.02mL(过量0.02mL)。pH=9.704.化学计量点后:二、一元弱酸的滴定2023/7/295.强-强滴定与强-弱滴定的区别:⑴滴定前溶液pH值计算:强―强:强酸或强碱,直接求溶液中H+浓度;强―弱:弱酸或弱碱,根据弱酸或弱碱的解离平衡;⑵化学计量点前pH值计算:强―强:残存的强酸或强碱,求出剩余的酸或碱,从而得到H+浓度;强―弱:缓冲溶液:按缓冲溶液pH值公式计算二、一元弱酸的滴定2023/7/29
⑶化学计量点时:强―强:7.00;强―弱:中和后,变成弱碱或弱酸,pH值计算按弱电解质的解离⑷化学计量点以后
强―强:过量的强酸或强碱;强―弱:忽略弱碱或弱酸;pH值由强者决定(二者相同)二、一元弱酸的滴定2023/7/296.滴定曲线(图4-6)滴定曲线的不同Ⅰ.起点升高(由1升至2.87)原因:HAc是弱酸,只部分电离。Ⅱ.前半段曲线先陡后缓。原因Ⅲ.突跃范围变窄:7.74~9.70,处于碱性范围内,指示剂的选择范围变小,可以用酚酞或百里酚蓝作指示剂,而甲基橙等在酸性范围内变色的指示剂则完全不适用。二、一元弱酸的滴定2023/7/29原因:开始滴入NaOH后,其与HAc生成NaAc,由于Ac-的同离子效应抑制了HAc的解离,所以H+浓度迅速降低,pH值很快升高,随着NaOH的逐渐加入,NaAc不断生成,此时形成HAc—NaAc缓冲体系,pH值增加缓慢,曲线较为平坦。二、一元弱酸的滴定2023/7/29影响突跃范围的因素:Ⅰ酸的浓度:当KaӨ值一定时,酸的浓度愈大,突跃范围愈大,反之,酸的浓度愈小,突跃范围愈小。Ⅱ.酸的强度:由图4-6可知,当酸的浓度一定,温度一定时,KaӨ值越大,突跃范围越大,KaӨ值越小,突跃范围越小。当KaӨ≤10-9时,已没有明显的突跃。二、一元弱酸的滴定2023/7/29一元弱酸滴定的可行性界限一般cKaӨ≥10-8(c-弱酸溶液浓度,KaӨ-弱酸解离常数)滴定较明显突跃≥0.3pH,此时人能够辨别指示剂的颜色的改变,滴定即可直接进行。返回二、一元弱酸的滴定2023/7/29三、一元弱碱的滴定例如:以0.1000mol.L-1HCl滴定20.00mL0.1000mol.L-1的NH3溶液(1)
滴定前:NH3水溶液:2023/7/29(2)
滴定开始至化学计量点前:三、一元弱碱的滴定2023/7/29(3)化学计量点时:HCl与NH3全部反应生成NH4+(4)化学计量点后:HCl过量,溶液中H+浓度由过量的HCl决定。通过计算,得到4个关键点的pH值分别为:11.116.255.284.30三、一元弱碱的滴定2023/7/29突跃范围:6.25~4.30在酸性范围内,可选用甲基红作为指示剂。影响滴定突跃大小范围的因素:
(1)
一元弱碱的浓度c(2)
其解离常数KbӨ
一元弱碱滴定的可行性界线:返回三、一元弱碱的滴定2023/7/29四、多元弱酸(碱)的滴定现以NaOH溶液滴定H3PO4溶液为例:实际滴定时,是否按上式待H3PO4全部反应生成NaH2PO4以后,H2PO4-才再开始与NaOH反应生成HPO42-呢?2023/7/29由H3PO4的分布曲线(图4-3):当pH=4.7时,H2PO4-的分布系数为δ2=99.4%,另外H3PO4和HPO42-各占0.3%,说明仍有0.3%的H3PO4未被中和时,已有0.3%的H2PO4-进一步被中和HPO42-。因此对于H3PO4第一反应而言并不存在完全意义上的化学计量点。多元弱酸能否被准确滴定取决于其浓度c和各级KaӨ的大小,而能否分步滴定则取决于各相邻两级KaӨ的比值大小。四、多元弱酸(碱)的滴定2023/7/29两个H+不仅可以被准确滴定,而且可分步滴定两个H+均可以被准确滴定,但不能分步滴定只有第一个H+能被准确滴定,形成一个突跃,而第二个H+不能被准确滴定四、多元弱酸(碱)的滴定2023/7/29例:能否用0.1000mol.L-1NaOH滴定0.1000mol.L-的H3PO4溶液?能否分步滴定?应选用什么指示剂?解:H3PO4只有前两个H+可被准确滴定和分步滴定2023/7/29第一计量点时溶液为0.050mol.L-1的NaH2PO4溶液 可以选甲基红为指示剂四、多元弱酸(碱)的滴定2023/7/29第二计量点时溶液为0.033mol.L-1的Na2HPO4溶液可以选酚酞或百里酚酞为指示剂返回四、多元弱酸(碱)的滴定2023/7/29§4-6酸碱滴定法的应用一、酸碱标准溶液的配制和标定1.酸标准溶液酸标准溶液一般用HCl溶液配制,常用的浓度为0.1000mol/L。①用浓HCl配成大致浓度(浓度接近0.1mol/L)。②
用基准物质进行标定,常用的基准物有:无水Na2CO3、硼砂2023/7/29
a.
无水Na2CO3
容易制得很纯,价格便宜,但有强烈的吸湿性。因此使用前应在270℃左右干燥,然后保存在干燥器中。称量时要求快捷、准确。Na2CO3二元碱,在第一化学计量点,产物NaHCO3,pH=8.31可用酚酞作指示剂,但因突跃不明显,终点难以把握,误差较大,使用常用在第二化学计量点,产物H2CO3,pH=3.29,可用甲基橙做指示剂。缺点:摩尔质量较小(106.0g/mol),因此称量误差较大。2023/7/29b.
所以硼砂水溶液实际上是和的混合液。优点:摩尔质量较大(381.4g/mol),称量相对误差小,且稳定,易制得纯品。缺点:在空气中易风化失去部分结晶水,因此需保存在相对湿度为60%(装食盐和蔗糖溶液的干燥器)的恒温器中。2023/7/292.碱标准溶液碱标准溶液一般用NaOH配制常用浓度0.1000mol/L。因NaOH固体有很强的吸湿性,也易吸收空气中的CO2。因此也不能直接配制。其配制也分两步进行。①
配成近似浓度溶液。②
标定:常用来标定NaOH溶液的物质有草酸、邻苯二甲酸氢钾。一、酸碱标准溶液的配制和标定2023/7/29a.邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4):易溶于水不含结晶水,不易吸收空气中的水分,易保存,且摩尔质量大,因此它是标定碱液的良好基准物质。一、酸碱标准溶液的配制和标定2023/7/29b.草酸:二元弱酸,Ka1/Ka2<104。因此,只能一次滴到C2O42-,第二化学计量点用酚酞作指示剂。草酸稳定性高,相对湿度50%~95%时不风化,也不吸水,可保存于密闭容器内。一、酸碱标准溶液的配制和标定2023/7/29如何配制不含Na2CO3的NaOH溶液?先配制NaOH饱和溶液(约50%),此时Na2CO3因溶解度小,作为不溶物沉于溶液底部,取上层清液,用经煮沸而除去CO2的蒸馏水稀释,至所需浓度,并标定。配制成的NaOH标准溶液在使用和保存时,防止吸收CO2放置过久,就重新标定。一、酸碱标准溶液的配制和标定2023/7/29二、酸碱滴定法的应用1.混合碱的测定――双指示剂法(在同一体系内两种指示剂)例:混合液中可能含有OHˉ、HCO3-、CO32-,其中的一种或两种注意:OH-与HCO3-不可能共存。2023/7/29a.
若只有OH-,则:b.
只有CO32-,则:c.
只有HCO3-,则:d.
含有OH-和CO32-e.
CO32-和HCO3-,
2023/7/29例:某人配制了三种溶液各25.00mL,溶液中可能含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3。用0.2500M的盐酸标准溶液分别滴定此三种溶液,试计算溶液中各组分的浓度。一号样:滴定至酚酞变色耗用盐酸15.20ml,再加入甲基橙后,又耗用盐酸33.19ml到达终点二号样:用酚酞作指示剂用去盐酸24.32ml;若改用甲基橙后,则耗用盐酸48.64ml。三号样:使酚酞变色耗用盐酸35.21ml,再加入甲基橙后,又耗用盐酸18.85ml到达终点。二、酸碱滴定法的应用2023/7/29解:一号样是Na2CO3和NaHCO3的混合物
二号样只含有Na2CO3二、酸碱滴定法的应用2023/7/29三号样是Na2CO3和NaOH的混合物二、酸碱滴定法的应用2023/7/292.氮的测定:铵盐中氮的测定:例如:(NH4)2SO4、NH4Cl都是常见的铵盐,因NH4+的pKa=9.26,所以不能用碱标准溶液进行直接滴定。蒸馏法将铵盐溶液加浓NaOH加热蒸馏,使NH4+转化为NH3,用过量的HCl标准液吸收NH3,再用NaOH标准液回滴过量的HCl。二、酸碱滴定法的应用2023/7/29例:称取0.4750g奶粉,加浓硫酸消煮,使N转化为铵离子,加碱蒸馏,蒸出的氨用50.00mLHCl溶液吸收,剩余的盐酸用13.12mL0.07992摩尔/升的NaOH溶液滴定至甲基红变色,已知25.00mL的盐酸溶液需用15.83mLNaOH溶液中和,计算样品中N含量解:返回2023/7/29安全阀基本知识如果压力容器(设备/管线等)压力超过设计压力…1.尽可能避免超压现象堵塞(BLOCKED)火灾(FIRE)热泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的发生?2.使用安全泄压设施爆破片安全阀如何避免事故的发生?01安全阀的作用就是过压保护!一切有过压可能的设施都需要安全阀的保护!这里的压力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!设定压力(setpressure)安全阀起跳压力背压(backpressure)安全阀出口压力超压(overpressure)表示安全阀开启后至全开期间入口积聚的压力.几个压力概念弹簧式先导式重力板式先导+重力板典型应用电站锅炉典型应用长输管线典型应用罐区安全阀的主要类型02不同类型安全阀的优缺点结构简单,可靠性高适用范围广价格经济对介质不过分挑剔弹簧式安全阀的优点预漏--由于阀座密封力随介质压力的升高而降低,所以会有预漏现象--在未达到安全阀设定点前,就有少量介质泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE弹簧式安全阀的缺点过大的入口压力降会造成阀门的频跳,缩短阀门使用寿命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle弹簧式安全阀的缺点弹簧式安全阀的缺点=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通产品平衡背压能力差.在普通产品基础上加装波纹管,使其平衡背压的能力有所增强.能够使阀芯内件与高温/腐蚀性介质相隔离.平衡波纹管弹簧式安全阀的优点优异的阀座密封性能,阀座密封力随介质操作压力的升高而升高,可使系统在较高运行压力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先导式安全阀的优点平衡背压能力优秀有突开型/调节型两种动作特性可远传取压先导式安全阀的优点对介质比较挑剃,不适用于较脏/较粘稠的介质,此类介质会堵塞引压管及导阀内腔.成本较高.先导式安全阀的缺点重力板式产品的优点目前低压储罐呼吸阀/紧急泄放阀的主力产品.结构简单.价格经济.重力板式产品的缺点不可现场调节设定值.阀座密封性差,并有较严重的预漏.受背压影响大.需要很高的超压以达到全开.不适用于深冷/粘稠工况.几个常用规范ASMEsectionI-动力锅炉(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低压安全阀设计(LowpressurePRV)API520-火灾工况计算与选型(FireSizing)API526-阀门尺寸(ValveDimension)API527-阀座密封(SeatTightness)介质状态(气/液/气液双相).气态介质的分子量&Cp/Cv值.液态介质的比重/黏度.安全阀泄放量要求.设定压力.背压.泄放温度安全阀不以连接尺寸作为选型报价依据!如何提供高质量的询价?弹簧安全阀的结构弹簧安全阀起跳曲线弹簧安全阀结构弹簧安全阀结构导压管活塞密封活塞导向不平衡移动副(活塞)导管导阀弹性阀座P1P1P2先导式安全阀结构先导式安全阀的工作原理频跳安全阀的频跳是一种阀门高频反复开启关闭的现象。安全阀频跳时,一般来说密封面只打开其全启高度的几分只一或十几分之一,然后迅速回座并再次起跳。频跳时,阀瓣和喷嘴的密封面不断高频撞击会造成密封面的严重损伤。如果频跳现象进一步加剧还有可能造成阀体内部其他部分甚至系统的损伤。安全阀工作不正常的因素频跳后果1、导向平面由于反复高频磨擦造成表面划伤或局部材料疲劳实效。2、密封面由于高频碰撞造成损伤。3、由于高频振颤造成弹簧实效。4、由频跳所带来的阀门及管道振颤可能会破坏焊接材料和系统上其他设备。5、由于安全阀在频跳时无法达到需要的排放量,系统压力有可能继续升压并超过最大允许工作压力。安全阀工作不正常的因素A、系统压力在通过阀门与系统之间的连接管时压力下降超过3%。当阀门处于关闭状态时,阀门入口处的压力是相对稳定的。阀门入口压力与系统压力相同。当系统压力达到安全阀的起跳压力时,阀门迅速打开并开始泄压。但是由于阀门与系统之间的连接管设计不当,造成连接管内局部压力下降过快超过3%,是阀门入口处压力迅速下降到回座压力而导致阀门关闭。因此安全阀开启后没有达到完全排放,系统压力仍然很高,所以阀门会再次起跳并重复上述过程,既发生频跳。导致频跳的原因导致接管压降高于3%的原因1、阀门与系统间的连接管内径小于阀门入口管内径。2、存在严重的涡流现象。3、连接管过长而且没有作相应的补偿(使用内径较大的管道)。4、连接管过于复杂(拐弯过多甚至在该管上开口用作它途。在一般情况下安全阀入口处不允许安装其他阀门。)导致频跳的原因B、阀门的调节环位置设置不当。安全阀拥有喷嘴环和导向环。这两个环的位置直接影响安全阀的起跳和回座过程。如果喷嘴环的位置过低或导向环的位置过高,则阀门起跳后介质的作用力无法在阀瓣座和调节环所构成的空间内产生足够的托举力使阀门保持排放状态,从而导致阀门迅速回座。但是系统压力仍然保持较高水平,因此回座后阀门会很快再次起跳。导致频跳的原因C、安全阀的额定排量远远大于所需排量。
由于所选的安全阀的喉径面积远远大于所需,安全阀排放时过大的排量导致压力容器内局部压力下降过快,而系统本身的超压状态没有得到缓解,使安全阀不得不再次起跳频跳的原因阀门拒跳:当系统压力达到安全阀的起跳压力时,阀门不起跳的现象。安全阀工作不正常的因素1、阀门整定压力过高。2、阀门内落入大量杂质从而使阀办座和导套间卡死或摩擦力过大。3、弹簧之间夹入杂物使弹簧无法被正常压缩。4、阀门安装不当,使阀门垂直度超过极限范围(正负两度)从而使阀杆组件在起跳过程中受阻。5、排气管道没有被可靠支撑或由于管道受热膨胀移位从而对阀体产生扭转力,导致阀体内机构发生偏心而卡死。安全阀拒跳的原因阀门不回座或回座比过大:安全阀正常起跳后长时间无法回座,阀门保持排放状态的现象。安全阀工作不正常的因素1、阀门上下调整环的位置设置不当。2、排气管道设计不当造成排气不畅,由于排气管道过小、拐弯过多或被堵塞,使排放的蒸汽无法迅速排出而在排气管和阀体内积累,这时背压会作用在阀门内部机构上并产生抑制阀门关闭的趋势。3、阀门内落入大量杂质从而使阀瓣座和导套之间卡死后摩擦力过大。安全阀不回座或回座比过大的因素:4、弹簧之间夹入杂物从而使弹簧被正常压缩后无法恢复。5、由于对阀门排放时的排放反力计算不足,从而在排放时阀体受力扭曲损坏内部零件导致卡死。6、阀杆螺母(位于阀杆顶端)的定位销脱落。在阀门排放时由于振动使该螺母下滑使阀杆组件回落受阻。安全阀不回座或回座比过大的因素:7、由于弹簧压紧螺栓的锁紧螺母松脱,在阀门排放时由于振动时弹簧压紧螺栓松动上滑导致阀门的设定起跳值不断减小。
8、阀门安装不当,使阀门垂直度超过极限范围(正负两度)从而使阀杆组件在回落过程中受阻。
9、阀门的密封面中有杂质,造成阀门无法正常关闭。
10、锁紧螺母没有锁紧,由于管道震动下环向上运动,上平面高于密封面,阀门回座时无法密封安全阀不回座或回座比过大的因素:谢谢观看癌基因与抑癌基因oncogene&tumorsuppressorgene24135基因突变概述.癌基因和抗癌基因的概念.癌基因的分类.癌基因产物的作用.癌基因激活的机理主要内容疾病:
——是人体某一层面或各层面形态和功能(包括其物质基础——代谢)的异常,归根结底是某些特定蛋白质结构或功能的变异,而这些蛋白质又是细胞核中相应基因借助细胞受体和细胞中信号转导分子接收信号后作出应答(表达)的产物。TranscriptionTranslationReplicationDNARNAProtein中心法规Whatisgene?基因:
—是遗传信息的载体
—是一段特定的DNA序列(片段)
—是编码RNA或蛋白质的一段DNA片段
—是由编码序列和调控序列组成的一段DNA片段基因主宰生物体的命运:微效基因的变异——生物体对生存环境的敏感度变化关键关键基因的变异——生物体疾病——死亡所以才有:“人类所有疾病均可视为基因病”之说注:如果外伤如烧伤、骨折等也算疾病的话,外伤应该无法归入基因病的行列。Genopathy问:两个不相干的人,如果他们患得同一疾病,致病基因是否相同?再问:同卵双生的孪生兄弟,他们患病的机会是否一样,命运是否相同?┯┯┯┯
ATGC
TACG
┷┷┷┷┯┯┯┯┯
ATAGC
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ATGC
TACG
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TCG
┷┷┷┯┯┯┯
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ATGC
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┷┷┷┷增添缺失替换DNA分子(复制)中发生碱基对的______、______
和
,而引起的
的改变。替换增添缺失基因结构基因变异的概念:英语句子中的一个字母的改变,可能导致句子的意思发生怎样的变化?可能导致句子的意思不变、变化不大或完全改变THECATSATONTHEMATTHECATSITONTHEMATTHEHATSATONTHEMATTHECATONTHEMAT同理:替换、增添、缺失碱基对,可能会使性状不变、变化不大或完全改变。基因的结构改变,一定会引起性状的改变??原句:1.基因多态性与致病突变基因变异与疾病的关系2.单基因病、多基因病3.疾病易感基因
基因多态性polymorphism是指DNA序列在群体中的变异性(差异性)在人群中的发生概率>1%(SNP&CNP)<1%的变异概率叫做突变基因多态性特定的基因多态性与疾病相关时,可用致病突变加以描述SNP:散在单个碱基的不同,单个碱基的缺失、插入和置换。
CNP:DNA片段拷贝数变异,包括缺失、插入和重复等。同义突变、错义突变、无义突变、移码突变
致病突变生殖细胞基因突变将突变的遗传信息传给下一代(代代相传),即遗传性疾病。体细胞基因突变局部形成突变细胞群(肿瘤)。受精卵分裂基因突变的原因物理因素化学因素生物因素基因突变的原因(诱发因素)紫外线、辐射等碱基类似物5BU/叠氮胸苷等病毒和某些细菌等自发突变DNA复制过程中碱基配对出现误差。UV使相邻的胸腺嘧啶产生胸腺嘧啶二聚体,DNA复制时二聚体对应链空缺,碱基随机添补发生突变。胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶胸腺嘧啶紫外线诱变物理诱变(physicalinduction)
5溴尿嘧啶(5BU)与T类似,多为酮式构型。间期细胞用酮式5BU处理,5BU能插入DNA取代T与A配对;插入DNA后异构成烯醇式5BU与G配对。两次DNA复制后,使A/T转换成G/C,发生碱基转换,产生基因突变。化学诱变(chemicalinduction)碱基类似物(baseanalogues)诱变AT5-BUA5-BUAAT5-BU5-BU(烯醇式)
(酮式)GGC1.生物变异的根本来源,为生物进化提供了最初的原始材料,能使生物的性状出现差别,以适应不同的外界环境,是生物进化的重要因素之一。2.致病突变是导致人类遗传病的病变基础。基因突变的意义概述:肿瘤细胞恶性增殖特性(一)肿瘤细胞失去了生长调节的反馈抑制正常细胞受损,一旦恢复原状,细胞就会停止增殖,但是肿瘤细胞不受这一反馈机制抑制。(二)肿瘤细胞失去了细胞分裂的接触抑制。正常细胞体外培养,相邻细胞相接触,长在一起,细胞就会停止增殖,而肿瘤细胞生长满培养皿后,细胞可以重叠起生长。(三)肿瘤细胞表现出比正常细胞更低的营养要求。(四)肿瘤细胞生长有一种自分泌作用,自己分泌生长需要的生长因子和调控信号,促进自身的恶性增殖。Whatisoncogene?癌基因——是基因组内正常存在的基因,其编码产物通常作为正调控信号,促进细胞的增殖和生长。癌基因的突变或表达异常是细胞恶性转化(癌变)的重要原因。——凡是能编码生长因子、生长因子受体、细胞内信号转导分子以及与生长有关的转录调节因子等的基因。如何发现癌基因的呢?11910年,洛克菲勒研究院一个年轻的研究员Rous发现,鸡肉瘤细胞裂解物在通过除菌滤器以后,注射到正常鸡体内,可以引起肉瘤,首次提出鸡肉瘤可能是由病毒引起的。0.2m孔径细菌过不去但病毒可以通过从病毒癌基因到细胞原癌基因的研究历程:Roussarcomavirus,RSVthefirstcancer-causingretrovirus1958年,Stewart和Eddy分离出一种病毒,注射到小鼠体内可以引起肝脏、肾脏、乳腺、胸腺、肾上腺等多种组织器官的肿瘤,因而把这种病毒称为多瘤病毒。50年代末、60年代初,癌病毒研究成了一个极具想像力的研究领域,主流科学家开始进入癌病毒研究领域polyomavirus这期间,Temin发现RSV有不同亚型,且引起细胞恶变程度不同,推测RNA病毒将其遗传信息传递给了正常细胞的DNA。这与Crick提出的中心法则是相违背的让事实屈从于理论还是坚持基于实验的结果?VSTemin发现逆转录酶,1975年获诺贝尔奖TeminCrickTemin的实验设计:实验设计简单而巧妙:将合成DNA所需的“原料”,即A、T、C、G四种脱氧核苷酸,与破坏了外壳的RSV一起在体外40℃的条件下温育一段时间结果在试管里获得了一种新合成的大分子,它不能被RNA酶破坏,但却可以被DNA酶所分解,证明这种新合成的大分子是DNA用RNA酶预先破坏RSV的RNA,再重复上述的试验,则不能获得这种大分子,说明这个DNA大分子是以RSV的RNA为模板合成的1969年,一个日本学者里子水谷来到Temin的实验室,这是一个非常擅长实验的年轻科学家。按Temin的设想,他们开始寻找RSV中存在“逆转录酶”的证据DNA
RNA
ProteinTranscriptionTranslationReplicationReplicationRe-Transcription修正中心法规据说,1975年Temin因发现逆转录酶而获诺贝尔奖时,Bishop懊恼不已,因为早在1969年他就认为Temin的RNADNA的“前病毒理论”有可能是正确的,并且也进行了一些实验,但不久由于资深同事的规劝而放弃了这方面的努力。但Bishop马上意识到:逆转录酶的发现为逆转录病毒致癌的研究提供了一条新途径。一个RSV,三个诺贝尔奖!!!1989年,UCSF的Bishop和Varmus根据逆转录病毒的复制机制发现了细胞癌基因,并获诺贝尔奖。Cellularoncogene启示:Perutz说:“科学创造如同艺术创造一样,都不可能通过精心组织而产生”Bishop说:“许多人引以为豪的是一天工作16小时,工作安排要以分秒计……可是工作狂是思考的大敌,而思考则是科学发现的关键”Perutzsharedthe1962NobelPrizeforChemistrywithJohnKendrew,fortheirstudiesofthestructuresofhemoglobinandglobularproteins科学的本质和艺术一样,都需要直觉和想像力请给自己一些思考的时间吧!癌基因的分类目前对癌基因尚无统一分类的方法,一般有下面3种分类方法:一、按结构特点分(6)类(一)src癌基因家族(二)ras癌基因家族(三)sis癌基因家族(四)myc癌基因家族(五)myb癌基因家族(六)其它:如fos,erb-A等。三、按细胞增殖调控蛋白特性分成(4)类(一)生长因子(二)受体类(三)细胞内信号转换器(四)细胞核因子二、按产物功能分(8)类(一)生长因子类(二)酪氨酸蛋白激酶(三)膜相关G蛋白(四)受体,无蛋白激酶活性(五)胞质丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶(六)胞质调控因子(七)核反式调控因子(八)其它:db1、bcl-2癌基因产物参与信号转导
胞外信号作用于膜表面受体→胞内信使物质的生成便意味着胞外信号跨膜传递的完成。胞内信使至少有:cAMP(环磷酸腺苷)IP3(三磷酸肌醇)PG(前列腺素)cGMP(环磷酸鸟苷)DG(二酰基甘油)Ca2+(钙离子)CAM(钙调素)主要机制是通过蛋白激酶活化引起底物蛋白一连串磷酸化的生物信号反应过程,跨膜机制涉及到:(一)质膜上cAMP信使系统(二)质膜上肌醇脂质系统这两个系统都是由受体鸟苷酸调节蛋白(GTP-regulatoryprotein,G蛋白)和效应酶(腺苷酸环化酶磷脂酶等)组成,有相似的信号转导过程:即受体活化后引起GTP与不同G蛋白结合活化和抑制效应酶从而影响胞内信使产生而发生不同的调控效应。(三)受体操纵的离子通道系统(四)受体酪氨酸蛋白激酶的转导
(一)获得性基因病
(acquiredgeneticdisease)例如:病毒感染激活原癌基因癌基因活化的机制
(二)染色体易位和重排使无活性的原癌基因转位至强启动子或增强子附近而被活化。与基因脆性位点相关。(三)基因扩增(四)点突变三、癌基因的产物与功能(一)癌基因产物作用的一般特点1.目前发现c-onc均为结构基因.2.癌基因产物可分布在膜质核也可分泌至胞外.(二)癌基因产物分类1.细胞外生长因子:TGF-b2.跨膜生长因子受体:MAPK3.细胞内信号转导分子:Gprotein/Ras4.核内转录因子
(三)癌基因产物的协同作用实验证明,用ras或myc分别转染细胞,可使细胞长期增殖,但不能转化成癌细胞,在裸鼠体内也不能形成肿瘤。但用ras+myc同时转染细胞,则使细胞转化成癌细胞。说明:致癌至少需要2种或以上的onc协同作用,2种onc在2条通路上发挥作用,由于细胞增殖调控是多因子,多阶段影响的结果。而影响增殖分化的onc达几十种之多,所以大多数人认为:癌发生是多阶段多步骤的。Whatistumorsuppressorgene?肿瘤抑制基因(抗癌基因、抑癌基因)——是调节细胞正常生长和增殖的基因。当这些基因不能表达,或其产物失去活性时,细胞就会异常生长和增殖,最终导致细胞癌变。反之,若导入或激活它则可抑制细胞的恶性表型。——癌基因与抑癌基因相互制约,维持细胞增殖正负调节信号的相对稳定。影响1岁的儿童“二次打击”学说两个等位基因同时突变视网膜母细胞瘤(Retinoblastoma)RB基因变异(13号染色体)
(1)脱磷酸化Rb蛋白(活性)与转录因子E2F结合,抑制基因的转录活性(2)磷酸化Rb蛋白(失活)与E2F解离,释放E2F(3)E2F启动基因转录(4)细胞进入增生阶段(G1S)因此,Rb蛋白在控制细胞生长方面发挥重要作用一旦Rb基因突变可使细胞进入过度增生状态RB基因的功能等位基因(allele)例如:花颜色基因位于一对同源染色体的同一位置上、控制相对性状的两个的基因叫等位基因(allele)一对相同的等位基因称纯合等位基因
一对不同的等位基因称杂合等位基因
显性基因隐性基因完全显性不完全显性共显性问:女性的两条X染色体基因应如何表达?拓展知识:X染色体基因中,有65%完全处于“休眠”状态,20%仅在部分女性身上“休眠”,15%则完全逃离“休眠”状态一旦其中一条X染色体被损坏,还可以由另一条X染色体来纠正男性却只有一条X染色体,一旦它遭到破坏,男性就会患上血友病、色盲以及肌肉萎缩症等各种遗传病以前人们一直认为,在女性的两条X染色体中,有一条染色体是完全不起作用或是处于“休眠”状态的在Y染色体中,目前仍在“工作”的基因只剩下不到100个X染色体中“工作”的基因>1000个有一个这样的故事:20年前一次意外事故,三个工人遭受钴60(Co60)放射性核素的照射结果:一名工人不久死亡一名工人几年后死于白血病最后一名工人20年后患糖尿病就诊你知道医生在为病人检查时发现了什么吗?锁骨骨折肋骨串珠样X光片发现广泛性骨质缺损骨髓检查——浆细胞比例为30%左右(正常为0.6-1.3%)(多发性骨髓瘤)因此,多基因病涉及遗传因素和环境因素物理因素化学因素生物因素自发因素2.多基因病(polygenicdisease):性状或疾病的遗传方式取决于两个以上微效基因的累加作用,同时还受环境因素的影响,因此这类性状也称为复杂性状或复杂疾病(complexdisease)也叫:“复杂性状疾病”近视(myopia)高血压(hypertension)糖尿病(diabetes)精神分裂症(schizophrenia)哮喘(asthma)肿瘤或癌
(tumororcancer)多基因病的遗传要点数量性状的遗传基础是两对以上基因。这些基因之间没有显,隐性的区别,而是共显性。每个基因对表型的影响很小,称为微效基因。微效基因具有累加效应,即一个基因对表型作用很小,但若干个基因共同作用,可对表型产生明显影响。不仅遗传因素起作用,环境因素具有明显作用。例如:结肠癌(Coloncancer)相关基因:NGX6,SOX7,ITGB1,HSPA9B,MAPK8,PAG,
RANGAP1,SRC和CDC2等。相关信号通路:ras/MEK/ERK,JNK,Rb/E2F,PI3K/AKT及受体相互作用相关通路,免疫反应相关通路以及细胞黏附相关通路等。①早期原发癌生
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