变性牛血清蛋白在疏水界面上置换吸附焓及构象变化的研究

论文摘要

本课题以牛血清蛋白（BSA）为研究对象,用精密量热法测定25℃时硫酸铵（（NH4）2SO4）浓度为2.1mol·L-1,不同变性剂盐酸胍（GuHCl）浓度条件下和盐酸胍浓度为1.8mol·L-1,不同硫酸铵浓度条件下,BSA在高效疏水相互作用色谱填料（端基为PEG-600）表面吸附时的置换吸附焓,结合摇床法测得的相应条件下的吸附等温线,按照液/固吸附计量置换理论（SDT-A）及其热力学,得到BSA在PEG-600表面吸附时的热力学函数ΔH、ΔS、ΔG及其分量,同时结合差示扫描量热法（DSC）测定吸附态BSA的热稳定性,傅里叶变换红外光谱（FTIR）测定吸附态BSA二级结构元素的含量,探讨盐酸胍和硫酸铵对变性BSA在适度疏水表面折叠时的构象变化影响规律,为寻找变性蛋白在疏水表面的最佳折叠路径提供理论依据。吸附等温线测定结果表明,盐酸胍的加入降低了BSA在PEG-600表面的吸附量,而硫酸铵的加入则使吸附量增加。FTIR和DSC研究结果表明,随着盐酸胍浓度或硫酸铵浓度的增加,吸附态BSA在PEG-600表面吸附时得到的有序结构逐渐增加。在固定的体系中（固定的盐酸胍和硫酸铵浓度下）,随着表面覆盖度的增加,虽然FTIR结果表明吸附态BSA得到的有序二级结构减少,但DSC结果显示吸附态BSA的热稳定性逐渐增加,表明吸附态BSA得到的总的有序结构仍然是增加的。量热法测定的置换吸附焓变ΔH和计算得到的熵变ΔS、吉布斯自由能变ΔG均为负值,表明变性BSA在PEG-600表面的吸附可自发进行且为焓驱动过程。通过对热力学函数的分析可知,盐酸胍对吸附的四个次级过程的影响不同,盐酸胍的加入降低了BSA分子与疏水表面之间的吸附亲和（次级过程（a））与去水合（次级过程（c））,促进了变性BSA在疏水吸附剂表面的折叠（次级过程（b））与BSA分子内部的去水合（次级过程（d））,这两个相反的作用的综合结果使得吸附的热力学函数ΔH,ΔS和ΔG及其净吸附分量ΔHA,ΔSA和ΔGA呈现非单调的变化,其绝对值都先增大后减小,在盐酸胍浓度为0.6 mol·L-1时有最大值。而硫酸铵的加入对四个次级过程都有极大的推动作用。随着体系中硫酸铵浓度的增加,热力学函数及其净吸附分量和净解吸分量的绝对值都单调增加。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 蛋白质的结构
• 1.3.1 一级结构
• 1.3.2 二级结构
• 1.3.3 三级结构
• 1.3.4 四级结构
• 1.3.5 稳定蛋白质三维结构的作用力
• 1.4 蛋白质的水合能力
• 1.5 蛋白质的界面性质
• 1.6 蛋白质的折叠
• 1.6.1 蛋白质的折叠理论
• 1.6.2 蛋白折叠研究的意义及前景
• 2 理论
• 2.1 液/固吸附的计量置换理论（SDT-A）
• 2.2 计量置换吸附理论的热力学
• 2.3 吸附热力学函数的细分
• 3 实验
• 3.1 实验试剂
• 3.2 实验仪器
• 3.2.1 仪器
• 3.2.2 紫外分光光度计
• 3.2.3 差示扫描量热计
• 3.2.4 傅里叶红外变换光谱仪
• 3.2.5 微热量计
• 3.3 实验内容
• 3.3.1 变GuHCl 浓度实验
• 4）₂SO₄ 浓度实验'>3.3.2 变（NH₄）₂SO₄浓度实验
• 3.4 溶液的配置
• 3.4.1 变GuHCl 浓度实验
• 4）₂SO₄ 浓度实验'>3.4.2 变（NH₄）₂SO₄浓度实验
• 3.5 实验操作
• 3.5.1 吸附量测定
• 3.5.2 吸附态BSA 二级结构元素含量测定
• 3.5.3 吸附态BSA 的热稳定性测定
• 3.5.4 置换吸附焓的测定
• 4 结果与讨论
• 4.1 盐酸胍浓度对牛血清蛋白在PEG-600 表面吸附行为的影响
• 4.1.1 吸附平衡等温线
• 4.1.2 吸附态BSA 的FTIR 测定
• 4.1.3 吸附态BSA 的DSC 测定
• 4.1.4 置换吸附焓
• 4.1.5 热力学函数及其分量
• 4.2 硫酸铵浓度对牛血清蛋白在PEG-600 表面吸附行为的影响
• 4.2.1 吸附平衡等温线
• 4.2.2 吸附态BSA 的FTIR 测定
• 4.2.3 吸附态BSA 的DSC 测定
• 4.2.4 置换吸附焓
• 4.2.5 吸附热力学函数及其分量
• 5 结论
• 参考文献
• 附录 符号总表
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢