大分子調(diào)控難溶鈣鹽結(jié)晶的譜學(xué)研究.pdf

1、以蛋白質(zhì)、酶為基質(zhì)模擬研究生物礦化的機理不僅具有重要的理論意義，而且對仿生合成出具有優(yōu)異性能的特殊材料以及防治由異常礦化產(chǎn)生的疾病具有重要的應(yīng)用前景。 本論文在查閱大量文獻基礎(chǔ)上首先對生物礦化進行了概述，講述了生物礦化的研究意義、分類、主要特征和機理；介紹了生物礦化的研究歷史及我國目前的研究現(xiàn)狀；提出了目前研究存在的問題并敘述了我們的研究動機和研究內(nèi)容。接著，對原二色譜和傅立葉變換紅外光譜在研究蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用做了概要介紹

2、；最后綜述了我們實驗中所用蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。 根據(jù)蛋白質(zhì)和酶的組成、結(jié)構(gòu)、生物功能以及可行的實驗條件，我們選擇了牛血清白蛋白、牛血紅蛋白、溶菌酶、胃蛋白酶等作為有機基質(zhì)，研究了碳酸鈣、羥基磷灰石在基質(zhì)指導(dǎo)下的礦化情況。又采用了與生物大分子具有相似官能團的四種有機高分子聚乙二醇、聚乙烯醇、羥乙基纖維素和聚丙烯酰胺作基質(zhì)，進行了碳酸鈣的仿生合成研究。用圓二色譜(CD)、傅里葉變換紅外吸收光譜(FT-IR)等譜學(xué)手段對結(jié)晶前后的蛋白

3、質(zhì)和酶溶液進行測定；用X射線粉末衍射(XRD)分析、掃描電子顯微鏡(SEM)等手段對所得的復(fù)合無機鹽進行了形貌與結(jié)構(gòu)表征。 結(jié)果表明，難溶鈣鹽結(jié)晶在基質(zhì)的調(diào)控下，其晶型和形貌都發(fā)生了變化。牛血清白蛋白、牛血紅蛋白和胃蛋白酶存在下均生成了球霰石碳酸鈣結(jié)晶，但是形貌有所差異；而在溶菌酶溶液中所得的結(jié)晶為文石晶型。這四種有機基質(zhì)都可以指導(dǎo)生成HAP結(jié)晶，但它們的表面形貌卻明顯不同，在形態(tài)上有很大的區(qū)別。聚乙烯醇和聚丙烯酰胺溶液中得到的

4、是方解石，但在形貌上與水中形成的方解石型CaCO3有很大差別，其中在聚丙烯酰胺溶液中得到了形貌十分獨特的多孔狀CaCO3結(jié)晶。在聚乙二醇和羥乙基纖維素溶液中分別生成了文石和球霰石。近一步的研究還發(fā)現(xiàn)，在難溶鈣鹽結(jié)晶過程中有機基質(zhì)與鈣鹽之間存在著超分子相互作用，不僅基質(zhì)對鈣鹽的結(jié)晶有誘導(dǎo)作用，同時，在晶體生長過程中，生成的難溶鈣鹽結(jié)晶依靠氫鍵、范德華力等弱相互作用也對基質(zhì)進行著影響，從而引起蛋白質(zhì)(酶)二級結(jié)構(gòu)的變化。 由于我們研