血红素蛋白质在室温离子液体中的电化学及其分析应用

摘要

本论文从生物亲和性考虑，设计和构造了琼脂糖、DNA固定的血红素蛋白质膜修饰电极，研究了血红素蛋白质在室温离子液体中的直接电化学和电催化行为，探讨了离子液体对血红素蛋白质的影响及其相互作用。主要研究内容和结果如下： (1)构筑了稳定的血红素蛋白质-琼脂糖膜修饰电极。傅立叶变换红外吸收光谱和紫外可见吸收光谱证实固定在琼脂糖膜中的血红素蛋白质保持原始构象，原子力显微镜成像显示血红素蛋白质与琼脂糖之间存在较强的相互作用。对该蛋白质膜修饰电极在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF6])和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim][BF4])中的直接电化学研究发现，固定在琼脂糖膜中的血红素蛋白质在[bmim][PF6]中可与电极表面直接交换电子，而在[bmim][BF4]中，则必须加入适量的水才能保持血红素蛋白质的电化学活性。采用循环伏安法和方波非线性拟合的方法计算了氧化还原过程中的热力学和动力学参数，比较了在不同离子液体中血红素蛋白质氧化还原过程的差异，并探讨了引起这些差异的原因。此外，还研究了血红素蛋白质-琼脂糖膜电极在离子液体中的电催化行为，发现固定在琼脂糖膜中的血红素蛋白质保持其生物催化活性，对三氯乙酸(TCA)、叔丁基过氧化氢(t-BuOOH)及过氧化氢(H2O2)表现出良好的电催化还原效应，初步探讨了电催化机理。该电极显示了制备新型非水生物电化学传感器的潜在价值。 (2)利用DNA将几种血红素蛋白质固定在玻碳电极表面，制备了稳定的血红素蛋白质-DNA膜修饰电极。采用傅立叶变换红外吸收光谱和紫外可见吸收光谱对该膜修饰电极进行了表征。采用循环伏安法考察了固定在DNA膜中的血红素蛋白质在离子液体[bmim][PF6]和[bmim][BF4]中的直接电化学行为，发现在[bmim][PF6]或含适量水的[bmim][BF4]溶液中，固定在DNA膜中的血红素蛋白质可与电极表面直接交换电子，表明DNA对血红素蛋白质有较好的生物亲和性，在DNA膜中的蛋白质能保持其电化学活性；同时，DNA能加快血红素蛋白质与电极之间的直接电子传递，并且该过程是一个表面控制的可逆过程。采用方波伏安实验数据的非线性拟合方法计算了氧化还原过程的热力学和动力学参数。此外，还考察了固定在DNA膜中的血红素蛋白质对t-BuOOH和H2O2的电催化行为，发现催化还原峰电流与t-BuOOH或H2O2的浓度呈线性关系，可用于离子液体中t-BuOOH或H2O2的定量检测。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及学位论文使用授权说明

一.室温离子液体在生物电化学中的应用

二.琼脂糖膜固定的血红素蛋白质在室温离子液体中的电化学及其分析应用

三.DNA固定的血红素蛋白质在室温离子液体中的电化学及其分析应用

附录

致谢