人体血红蛋白与氮氧化合物结构功能学研究

摘要

血红蛋白(hemoglobin，Hb)是存在于所有脊椎动物和部分非脊椎动物血液红细胞中的呼吸蛋白，其主要的生理功能是向组织与器官运输氧气，以维持机体心血管系统的正常运转。而芳烃羟胺、硝基芳烃、以及烷基亚硝酸盐等氮氧化合物，在机体内部会通过不同代谢反应机制与Hb发生相互作用，阻断Hb的正常输氧功能。本研究分别以苯基羟胺、三硝基甲苯、亚硝酸正丁酯为三种不同类型氮氧化合物的代表物，结合紫外-可见吸收光谱学和x-射线衍射晶体学方法，研究它们与人体Hb的相互作用，为揭示这些氮氧化合物在生物体内的毒性机理，和相关药物设计提供详细的结构信息。
　　苯基羟胺与人体Hb反应的吸收光谱显示，苯基羟胺能将氧合血红蛋白迅速氧化为高铁血红蛋白，并进一步形成高铁血色原。两者反应衍生物的晶体结构显示，苯基羟胺既诱使Hbβ亚基的血红素辅基向球蛋白表面偏移(5(A))，与远、近端组氨酸同时绑定形成高铁血色原;又对Hbβ亚基93位半胱氨酸进行化学修饰，使得其巯基上有疑似NO配体的绑定。
　　三硝基甲苯与人体Hb反应的吸收光谱显示，三硝基甲苯的还原衍生物能氧化脱氧血红蛋白的血红素辅基。而晶体结构显示，该还原衍生物可引起Hbβ亚基血红素辅基向亚基表面偏移。
　　亚硝酸正丁酯与人体Hb反应的吸收光谱显示，亚硝酸正丁酯可迅速氧化亚铁血红素辅基，此反应过程中其自身降解产生NO。而NO能绑定脱氧血红蛋白的血红素辅基，生成易被氧气氧化的Hb(NO)衍生物。
　　综合以上研究表明，苯基羟胺、三硝基甲苯、亚硝酸正丁酯可通过不同反应机理，与Hb发生相互作用，抑制Hb的正常输氧功能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 Hb概述

1．3 某些含氮氧有机化合物的特性及其研究进展

1．3．1 苯基羟胺

1．3．2 三硝基甲苯(TNT)

1．3．3 亚硝酸正丁酯

1．4 Hb与氮氧有机化合物相互作用的研究方法

1．4．1 紫外-可见吸收光谱

1．4．2 蛋白质与小分子化合物反应衍生物的结晶

1．5 本课题的研究内容、研究目的和研究意义

1．5．1 研究内容和研究且的

1．5．2 研究意义

2 苯基羟胺与Hb相互作用的研究

2．1 实验仪器和材料

2．1．1 实验仪器设备

2．1．2 实验耗材及试剂

2．1．3 Hb样品的制备

2．1．4 苯基羟胺的制备、提纯及表征

2．1．5 溶液配制

2．2 实验方法及过程

2．2．1 苯基羟胺、咪唑与Hb反应的紫外-可见吸收光谱的测定

2．2．2 Hb晶体的制备及其与苯基羟胺的反应

2．2．3 Hb-基羟胺反应衍生物晶体的数据收集和处理

2．2．4 Hb-苯基羟胺反应衍生物的结构解析

2．2．5 Hb-苯基羟胺反应衍生物的质谱鉴定

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 苯基羟胺的紫外-可见光谱检测、核磁共振光谱表征

2．3．2 苯基羟胺与Hb反应的光谱学分析

2．3．3 Hb-苯基羟胺反应衍生物的晶体结构分析

2．3．4 咪唑与metHb反应的吸收光谱学分析

2．3．5 Hb-苯基羟胺反应衍生物的质谱学鉴定

2．3．6 讨论

2．4 本章小结

3 三硝基甲苯(TNT)与Hb相互作用的研究

3．1 实验仪器和材料

3．1．1 实验仪器设备

3．1．2 实验耗材及试剂

3．1．3 Hb样品

3．1．4 溶液配制

3．2 实验方法及过程

3．2．1 TNT、O2与Hb反应的紫外-可见吸收光谱的测定

3．2．2 Hb-TNT反应衍生物晶体的制各

3．2．3 Hb-TNT反应衍生物晶体的数据收集和处理

3．2．4 Hb-TNT反应衍生物的结构解析

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 TNT、O2与Hb反应的光谱学分析

3．3．2 Hb-TNT反应衍生物的晶体结构分析

3．3．3 讨论

3．4 本章小结

4 亚硝酸正丁酯与Hb相互作用的研究

4．1 实验仪器和材料

4．1．1 实验仪器设备

4．1．2 实验耗材及试剂

4．1．3 亚硝酸正丁醇的合成与表征

4．1．4 溶液配制

4．2 实验方法及过程

4．2．1 亚硝酸正丁酯、亚硝酸钠与Hb反应的紫外-可见吸收光谱的测定

4．2．2 Hb-亚硝酸正丁酯反应衍生物晶体的制备

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 亚硝酸正丁酯的核磁共振光谱学表征

4．3．2 亚硝酸正丁酯与Hb反应的光谱学分析

4．3．3 讨论

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 全文总结

5．2 该论文的创新点

5．3 展望

致谢

参考文献

附录