细胞色素c自组装纳米胶团结构模拟过氧化物酶研究

摘要

本研究基于胶团酶模型原理，以细胞色素c（Cytochrome c，Cyt c）为活性中心，系统选取癸基硫酸钠（SDeS）、十二烷基硫酸钠（SDS）和十二烷基肌氨酸钠（SLS）三种阴离子表面活性剂，十二烷基三甲基氯化铵（ DTAC）、十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）三种阳离子表面活性剂共计六种表面活性剂形成纳米胶团，使二者构建纳米胶团模拟过氧化物酶。采用紫外可见光光谱法、圆二色谱法、电化学等研究手段，对六种典型胶团结构模拟过氧化物酶的结构变化、催化条件、酶促动力学、抗逆性、电化学机制及性质等方面进行考察。实验发现，六种模拟酶活性中心细胞色素c的构象发生明显变化，血红素的暴露程度和周围微环境的疏水性在加入表面活性剂后得到提升，导致酶活性增强。进一步研究，阴、阳离子表面活性剂纳米胶团模拟过氧化物酶分别以SDeS和CTAB为代表，它们的二级结构中有利于增强酶催化活性和空间对称性的反平行结构和β-转角结构，比例均有不小幅度的增加，所有二级结构比例随模拟酶所处条件的不同小幅度变动甚至不变。
　　本文对模拟酶催化条件的测试中，阴离子表面活性剂纳米胶团模拟过氧化物酶最适 pH为10（SLS为5和10），其催化活性在超出表面活性剂临界胶束浓度后基本不变。而阳离子表面活性剂纳米胶团模拟过氧化物酶最适 pH为8，其催化活性在超出表面活性剂临界胶束浓度后出现一个平台期，随着表面活性剂浓度的继续增加逐步下降。对六种模拟酶进行光谱动力学测试均表现出较高的过氧化物催化活性及效率，模拟酶动力学参数随细胞色素c浓度的变化而变化。其中最优秀的是SDeS纳米胶团模拟过氧化物酶，Km为6.747μmol/L，催化效率达到0.0861μM-1s-1，是天然辣根过氧化物酶的119％。在对高浓度过氧化氢的抗逆性测试中，各人工酶测得抑制常数ki均高于天然酶，表明模拟酶对过氧化氢的抗逆性更强。其中阳离子表面活性剂纳米胶团模拟过氧化物酶ki高于阴离子，其结构变化也能证明这一点。电化学研究中本文选取表现优异的SDeS-Cytc纳米胶团模拟过氧化物酶与羟基化富勒烯（HFs）混合制成纳米复合薄膜修饰于玻碳电极表面进行测试。结果表明模拟酶单层排布于电极表面并与电极发生了直接电子转移，为固化机制，电子传递速率 ks高达14.3±0.1 s-1。对修饰电极进行电化学动力学测试考察其对过氧化氢的响应，线性响应范围为5μmol/L-1400μmol/L，检测限是5μmol/L，表观米氏常数Kmapp为0.57±0.06μmol/L，为第三代生物传感器研制、为新型过氧化氢生物传感器开发提供思路。

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1 引言

1.1 模拟酶

1.1.1 模拟酶的由来

1.1.2 模拟酶的分类

1.1.3 模拟酶现状及展望

1.2 模拟过氧化物酶

1.3 本研究模拟过氧化物酶构建材料

1.3.1 细胞色素c

1.3.2 表面活性剂

1.3.3 多羟基富勒烯

1.4 模拟过氧化物酶主要研究方法

1.4.1 光谱学方法

1.4.2 电化学方法

1.5 本研究目的及路线

2基于Cyt c的纳米胶团模拟过氧化物酶光谱学研究

2.1 实验部分

2.1.1 仪器设备

2.1.2 试剂及配制

2.1.3 实验步骤

2.2 结果与讨论

2.2.1 纳米胶团模拟过氧化物酶的构建与活性测试

2.2.2 不同表面活性剂浓度对纳米胶团模拟过氧化物酶的影响

2.2.3 不同溶液pH对纳米胶团模拟过氧化物酶的影响

2.2.4 圆二色谱法纳米胶团模拟过氧化物酶测试

2.2.5 纳米胶团模拟过氧化物酶动力学测试

2.2.6 纳米胶团模拟过氧化物酶抗逆性测试

2.3 结论

3新型SDeS-Cyt c纳米胶团模拟过氧化物酶电化学研究

3.1 实验部分

3.1.1 仪器设备

3.1.2 试剂及配制

3.1.3 实验步骤

3.2 结果与讨论

3.2.1 不同修饰电极制备及其循环伏安和光谱学测试

3.2.2 全修饰电极Chit/AP/HFs/GCE不同pH循环伏安测试

3.2.3 不同修饰电极不同扫描速度循环伏安测试

3.2.4 不同修饰电极电催化行为研究

3.3 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表学术论文