生物模型分子體系溶液熱力學(xué)研究.pdf

1、蛋白質(zhì)是生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生命活動所依賴的物質(zhì)基礎(chǔ),只有具有特定三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子才能發(fā)揮其特定的生物功能。蛋白質(zhì)的穩(wěn)定取決于蛋白質(zhì)的基團(tuán)之間及這些基團(tuán)和溶劑環(huán)境之間相互作用的平衡。細(xì)胞內(nèi)被稱為化學(xué)分子伴侶的有機(jī)小分子能使蛋白質(zhì)在極端條件下維持結(jié)構(gòu)和功能,它們的水溶液構(gòu)成了生物大分子存在的天然環(huán)境。由于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及其與周圍環(huán)境相互作用的多樣性,目前對蛋白質(zhì)分子的直接研究仍有一定困難。以氨基酸、酰胺、肽及其衍生物為蛋白質(zhì)模型分子的

2、溶液熱力學(xué)研究引起了廣泛的重視。 本論文是國家自然科學(xué)基金資助項目(No.20273061)“氨基酸在模擬體液中的熱力學(xué)性質(zhì)研究”的部分工作。 本文選擇甘氨酸、L-丙氨酸和L-絲氨酸為模型化合物,用流動量熱法測定298.15K下其在不同濃度的氯化鉀水溶液中的稀釋焓,根據(jù)McMillan-Mayer理論計算氨基酸在氯化鉀-水混合溶劑中的同系焓相互作用系數(shù),探討了混合溶劑組成變化對氨基酸分子間相互作用的影響,并與甘氨酸在氯化

3、鈉水溶液中的同系焓相互作用系數(shù)進(jìn)行了比較,討論了不同陽離子對甘氨酸分子間相互作用的影響。 本文選擇N,N-二甲基甲酰胺(DMF)為模型化合物,用流動量熱法測定了298.15K下DMF在不同濃度的乙二醇、甘油、蔗糖和葡萄糖水溶液中的稀釋焓,根據(jù)McMillan-Mayer理論,計算了其在不同溶劑組成下的同系焓相互作用系數(shù),得到水溶液中多羥基化合物與酰胺的相互作用規(guī)律。通過測定DMA、DMF在甘油水溶液中的稀釋焓,探討了肽鍵及疏水側(cè)

4、鏈與甘油的相互作用規(guī)律。通過分子動力學(xué)模擬研究乙二醇和甘油水溶液,研究多元醇水溶液的微觀結(jié)構(gòu)的差別。 本文用滴定量熱法研究了298.15K下酰胺(N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺和N,N-二甲基乙酰胺)分別在TMAO水溶液和尿素水溶液中的焓相互作用,探討了溶劑變化對酰胺側(cè)鏈相互作用的影響,從肽鍵及疏水側(cè)鏈角度研究了TMAO和尿素對蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的影響。用微量熱量計RD496測定了298.15 K下氨基酸(甘氨酸

5、、L-丙氨酸、L-絲氨酸、L-纈氨酸、L-蘇氨酸)和肽(甘氨酰甘氨酸、甘氨酰甘氨酰甘氨酸)在不同濃度的TMAO水溶液中的溶解焓及甘氨酰甘氨酰甘氨酸在不同濃度的尿素水溶液中的溶解焓,得到它們從水到相應(yīng)TMAO水溶液的遷移焓,并與它們從水到相應(yīng)尿素水溶液的遷移焓進(jìn)行比較,從蛋白質(zhì)殘基角度研究了TMAO和尿素對蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的影響。用分子動力學(xué)模擬研究了TMAO和尿素的混合水溶液,通過對氫鍵數(shù)目和氫鍵壽命的分析,得到二者溶液結(jié)構(gòu)的差別。血清白蛋

6、白是血漿中含量最豐富的重要載體蛋白,藥物進(jìn)入血漿后,首先與血清白蛋白結(jié)合,然后再被運(yùn)送到身體的各部位發(fā)揮藥效。從分子水平上研究藥物小分子與蛋白的相互作用,有助于了解藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝過程,可以為高活性藥物小分子的設(shè)計與開發(fā)提供有價值的信息。本文以熒光光譜和圓二色譜方法研究了芹菜素、木犀草素與牛血清白蛋白的相互作用,由熒光猝滅現(xiàn)象和能量轉(zhuǎn)移理論得到芹菜素、木犀草素與BSA的結(jié)合常數(shù)、結(jié)合距離,從熱力學(xué)參數(shù)推得它們與BSA分子間作用力類型等信