荧光及紫外法研究转铁蛋白与Fe3+、Al3+及重稀土离子的结合反应

论文摘要

金属离子与蛋白质结合反应的研究是化学和生命科学研究的前沿领域。转铁蛋白（Tf）是一大类遗传相关、基本结构和生物功能相似的铁结合蛋白,按照不同的标准有不同的分类方法。转铁蛋白是一种非血红素结合铁的糖蛋白,每个转铁蛋白分子有两个铁离子结合位点,它的主要功能就是结合游离铁,使它们成为可溶解并且可为细胞所摄取的状态。关于转铁蛋白介导的铁吸收方面,科学工作者们已作了大量的研究工作:细胞吸收铁的主要途径是通过与转铁蛋白结合,导致转铁蛋白构象发生变化,从而易与转铁蛋白受体（TfR）结合,形成复合物,然后内吞化形成内吞小体,内吞小体中的酸性环境使得转铁蛋白释放出铁。释放出来的铁可作为血红素蛋白、核糖核苷酸还原酶的辅因子或贮存在铁蛋白中。正常人体血浆中铁浓度为10-30μmol/L（平均为20μmol/L）,而转铁蛋白的浓度为22-35μmol/L（平均为30μmol/L）,因为每个转铁蛋白分子可以结合两个Fe3+,所以正常人体血浆中的转铁蛋白只有30（20-50）%被铁饱和,还有约70%的结合位点空着,空着的结合位点可以与人体血液中的其他金属离子结合。随着稀土应用的日益扩大,它们越来越多的进入环境,进入食物链。稀土的生物学效应及人体健康效应越来越引起人们的关注和重视。研究发现:植物的正常生长需要稀土;稀土可能是动物机体功能的调节剂。轻稀土元素如La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+对动植物的生长均有明显的促进作用,重稀土元素如Tm3+、Yb3+虽亦有一定的刺激促进作用,但浓度稍大时即显出毒性抑制作用。研究稀土离子与转铁蛋白分子的结合对于研究稀土离子的生物学效应具有重要意义。通过大量实验发现:Tf分别与Fe3+和Al3+结合后,会使Tf荧光发生淬灭。利用荧光淬灭法对Tf与Fe3+和Al3+的结合进行研究,由此得出结论:每个Tf分子平均结合两个Fe3+和Al3+;接着利用荧光淬灭法研究了Tf与络合剂（EDTA）竞争结合Fe3+的情况以及Al3+、In3+和Fe3+竞争结合Tf的情况,实验结果验证了它们结合常数的大小顺序;通过用紫外差谱法研究Tf与Fe3+和Al3+的结合,对荧光淬灭法得到的结论进行了验证。接着重点用紫外差谱法研究了几种重稀土离子(Dy3+、Er3+、Tm3+、Lu3+)与Tf的结合。发现这些重稀土离子都能与Tf结合,同样引起Tf构象的变化。但是,引起的构象变化与Fe3+和Al3+引起的Tf构象变化又是有所不同,其不同点表现在:起初结合重稀土离子后引起Tf构象变化较大;随后引起Tf构象变化较小。通过以上的研究,有助于我们深入了解金属离子与生物大分子的相互作用,对于研究稀土离子的生物学效应具有重要意义。本文的研究方法及讨论对生物化学、分析化学等方面的研究都有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 转铁蛋白与转铁蛋白受体
• 1.2 稀土元素的理化性质
• 1.3 本文研究内容及意义
• <sup>3+、AL³⁺的结合及竞争'>第二章 荧光淬灭法研究TF 与FE^<sup>3+、AL³⁺的结合及竞争
• 3+的结合反应'>2.1 荧光淬灭法研究TF 与FE³⁺的结合反应
• 3+的结合反应'>2.2 荧光淬灭法研究TF 与AL³⁺的结合反应
• 3+'>2.3 荧光淬灭法研究EDTA 与TF 互相竞争结合FE³⁺
• 3+、IN³⁺分别与FE³⁺竞争结合TF'>2.4 荧光淬灭法研究AL³⁺、IN³⁺分别与FE³⁺竞争结合TF
• 3+、AL³⁺与TF 的结合'>第三章 紫外差谱法研究重稀土离子及FE³⁺、AL³⁺与TF 的结合
• 3.1 TF 与几种重稀土离子（Ⅲ）结合的紫外差谱研究
• 3.2 TF 与铁离子（Ⅲ）的紫外差谱研究
• 3.3 TF 与铝离子（Ⅲ）的紫外差谱研究
• 结论
• 参考文献
• 后记
• 攻读学位期间取得的科研成果清单