论文摘要
随着生物技术产业的快速发展，对下游分离纯化过程提出了越来越高的要求。采用有效的表征手段，准确、快速、实时地测定蛋白质分子的相关性质，如分子量、分子大小、表面电荷特性、分子间相互作用等参数，可以为下游过程的优化和设计提供有益的指导。水力学直径是溶液中胶体颗粒大小的表征参数，渗透第二维里系数是稀溶液中大分子间相互作用强度的关键参数，现代测量技术的发展已经使纳米尺度的水力学直径和渗透第二维里系数的快速分析成为可能。本论文使用新型的Zetasizer Nano ZS仪器，实现蛋白质的水力学直径和渗透第二维里系数的测定，考察pH、离子浓度、离子种类、表面活性剂等影响。在此基础上，研究蛋白变性过程中水力学直径变化，了解蛋白变性机理；并把渗透第二维里系数引入到蛋白沉淀分离中，考察蛋白溶解度与渗透第二维里系数的相关性，关联宏观的溶解行为与微观的分子相互作用。论文主要分为五个部分。第一部分综述了水力学直径和渗透第二维里系数，以及在蛋白质研究中的应用，提出了本文的研究思路：针对目前蛋白质物性数据缺乏以及常规测量方法的局限性，选择光散射法考察蛋白分子的水力学直径和渗透第二维里系数，研究溶液条件的影响，并分别应用于蛋白变性过程和沉淀分离的研究。第二部分——蛋白质水力学直径。以牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白质，考察了pH、离子强度及表面活性剂等对蛋白质水力学直径的影响，证实了水力学直径作为蛋白分子大小表征参数的可行性。第三部分——蛋白质变性过程的水力学直径变化。考察热变性和脲变性过程，实时跟踪蛋白变性过程中水力学直径的变化，考察了温度、pH、盐、表面活性剂、脲、二硫苏糖醇(DTT)等对蛋白质变性的影响，证实了变性过程是一个构象渐变的过程。第四部分——蛋白质渗透第二维里系数。以BSA为模型蛋白质，考察了pH、离子强度及温度等对蛋白质渗透第二维里系数的影响，证实了渗透第二维里系数作为溶液中蛋白分子相互作用强度表征参数的可行性。第五部分——蛋白溶解度与渗透第二维里系数的关联。考察了聚乙二醇沉淀BSA过程，发现溶解度与渗透第二维里系数间呈现良好的线性关系，把宏观的蛋白质沉淀现象与表征微观分子相互作用的渗透第二维里系数关联起来。本论文采用合适的粒度分析仪器——Zetasizer Nano ZS，成功测定了蛋白质的水力学直径和渗透第二维里系数，考察了系列因素的影响，证实了方法的可靠性和实用性，并分别应用于蛋白质变性和沉淀分离过程研究。结果表明，蛋白质相关物性数据的准确测定，有助于深入了解蛋白质过程。本论文仅以BSA为模型蛋白，更多的、具有实用价值的蛋白对象的研究有待开展，以丰富蛋白质多物性数据，进而有效指导蛋白质分离过程的优化。
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标签：蛋白质论文; 水力学直径论文; 渗透第二维里系数论文; 热变性论文; 脲变性论文; 沉淀论文; 溶解度论文; 聚乙二醇论文; 光散射论文;