鈷鹽與鈷卟啉對(duì)過(guò)亞硝酸根硝化酪氨酸影響的研究.pdf

1、過(guò)亞硝酸根(ONOO-)在生物體內(nèi)可由多種途徑生成,性質(zhì)活潑,損傷氨基酸、蛋白質(zhì)、DNA和脂質(zhì)等生物分子。過(guò)亞硝酸根對(duì)酪氨酸的硝化損傷是過(guò)亞硝酸根體現(xiàn)其毒性的主要途徑之一。金屬卟啉等金屬化合物在體內(nèi)和體外均可催化過(guò)亞硝酸根分解,對(duì)過(guò)亞硝酸根誘導(dǎo)的硝化損傷有一定的催化作用。鈷是一種重要的過(guò)渡金屬元素,以多種形式存在于體內(nèi)、體外,具有重要的生物學(xué)意義。對(duì)鈷化合物影響過(guò)亞硝酸根分解、過(guò)亞硝酸根硝化酪氨酸等反應(yīng)的研究,特別是對(duì)鈷卟啉催化過(guò)亞硝酸

2、根分解的研究具有重要的意義,為過(guò)亞硝酸根清除劑的研究提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 首先,利用紫外-可見(jiàn)光譜實(shí)驗(yàn)和停流動(dòng)力學(xué)裝置研究了鈷鹽對(duì)過(guò)亞硝酸根分解和過(guò)亞硝酸根硝化酪氨酸的影響。鈷鹽與過(guò)亞硝酸根反應(yīng)后產(chǎn)物的光譜圖說(shuō)明鈷鹽影響過(guò)亞硝酸根的反應(yīng)是通過(guò)形成Co(Ⅲ)OONO中間體進(jìn)行的。通過(guò)過(guò)亞硝酸根分解的動(dòng)力學(xué)研究,測(cè)得不同溫度下鈷鹽催化過(guò)亞硝酸根分解的催化活性(kcat)。測(cè)出過(guò)亞硝酸根分解的活化能Ea為80.8 kJ·mol-

3、1,CoCl2、Co(Ac)2催化下過(guò)亞硝酸根分解的活化能分別為62.3 kJ·mol-1和61.5 kJ·mol-1。定性、定量地研究了鈷鹽對(duì)過(guò)亞硝酸根硝化能力的催化作用,鈷鹽催化過(guò)亞硝酸根硝化酪氨酸、色氨酸和牛血清白蛋白(BSA),并且硝化產(chǎn)物的生成量隨鈷鹽濃度的增加而增加,三維熒光光譜的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明鈷鹽催化過(guò)亞硝酸根損傷BSA。對(duì)過(guò)亞硝酸根硝化酪氨酸的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,鈷鹽加快過(guò)亞硝酸根硝化酪氨酸的速率,測(cè)得不同溫度下鈷鹽催化過(guò)

4、亞硝酸根硝化酪氨酸的催化活性(kcat)。測(cè)出了過(guò)亞硝酸根硝化酪氨酸的活化能為75.3 kJ·mol-1,CoCl2、Co(Ac)2催化下過(guò)亞硝酸根硝化酪氨酸的活化能分別為56.5 kJ·mol-1和56.1 kJ·mol-1。鈷鹽的參與降低了過(guò)亞硝酸根分解和過(guò)亞硝酸根硝化酪氨酸的活化能。 第二,利用過(guò)亞硝酸根分解的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和時(shí)間分辨譜研究了鈷卟啉對(duì)過(guò)亞硝酸根分解和酪氨酸硝化的催化作用,運(yùn)用前線(xiàn)軌道能級(jí)理論,通過(guò)對(duì)鈷卟啉結(jié)構(gòu)的

5、優(yōu)化,對(duì)鈷卟啉催化過(guò)亞硝酸根分解的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了研究。對(duì)位取代鈷卟啉通過(guò)形成高價(jià)中間體催化過(guò)亞硝酸根分解。鄰位取代鈷卟啉在所研究濃度下沒(méi)有催化過(guò)亞硝酸根分解的能力,時(shí)間分辨譜顯示鄰位取代鈷卟啉不與過(guò)亞硝酸根反應(yīng)形成中間體。通過(guò)理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,系統(tǒng)地研究了鈷卟啉催化過(guò)亞硝酸根分解的能力與鈷卟啉、鈷卟啉中間體前線(xiàn)軌道能級(jí)的關(guān)系。比較了17種鈷卟啉催化過(guò)亞硝酸根分解的能力。利用密度泛函(DFT)方法,優(yōu)化得到鈷卟啉和催化過(guò)程中形成

6、的鈷卟啉中間體的結(jié)構(gòu),得到了它們的結(jié)構(gòu)參數(shù)。發(fā)現(xiàn)鈷卟啉的催化活性與鈷卟啉中心金屬電荷數(shù)和分子前線(xiàn)軌道能級(jí)有關(guān),即對(duì)位取代基吸電子能力越強(qiáng),鈷離子所帶正電荷數(shù)就越多,鈷卟啉EHOMO和中間體ELUMO也越低,這些因素都有利于鈷卟啉催化過(guò)亞硝酸根分解。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與鈷鹽類(lèi)似,鈷卟啉也具有催化過(guò)亞硝酸根硝化酪氨酸的能力。 最后,本文對(duì)還原劑維生素C(Vc)與鈷鹽或鈷卟啉協(xié)同影響過(guò)亞硝酸根與酪氨酸的反應(yīng)進(jìn)行了研究。光譜實(shí)驗(yàn)和動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)