蛋白质和核酸与小分子的相互作用及其分析应用的研究

摘要

蛋白质和核酸是生命科学与生物化学中两类最重要的生物大分子。蛋白质，担负着各种生理功能，从整体上维持生物体新陈代谢活动的进行，是生物性状的直接表达者，而核酸是揭示生命遗传与变异的主要物质。因此，深入研究小分子物质与蛋白质和核酸的作用机理，特别是建立蛋白质以及核酸快速、简便的分析方法，对分子水平上阐明生命的奥秘等方面具有重要的意义，是当前生物分析化学研究的前沿和热点。 本论文以分析化学，生物化学与生物物理为研究背景，利用荧光技术、光散射技术、吸收光谱技术、圆二色谱技术、小角散射技术、核磁共振技术、扫描电镜和压电传感器等手段研究了小分子与蛋白质、核酸的作用机理，建立了蛋白质以及核酸快速、准确、简便、灵敏而选择性的分析方法。论文共分五个部分。 论文的第一部分评述了蛋白质和核酸发光探针的基本原理、研究进展和发展趋势，以及小分子物质与生物大分子相互作用的研究手段等，共引用文献192篇。 论文的第二部分中，在两个激发波长下，研究了morin-Al<'3+>-表面活性剂-蛋白质体系的荧光增强效应。 论文的第三部分研究了在SDBS和蛋白质存在下，阳离子染料AO二聚体的形成和解聚过程，借此提出了灵敏的蛋白质荧光光度法。 在论文的第四部分研究中，研究了在中性条件下，morin能够选择性地识别双螺旋核酸中的鱼精子DNA，从而建立了选择性检测鱼精子DNA的荧光新方法，检出限达到了10<'-10>g/mL。还研究了morin与fsDNA的相互作用，发现morin与fsDNA之间主要为沟槽式结合，还存在着分子间作用力。因为体系微环境的变化(即极性的减小和微粘度的增大)从而使体系荧光大大增强;通过研究morin与fsDNA之间的相互作用机理，推测morin可能结合在fsDNA的富含A(或C，A和C)碱基的沟槽部位。所以桑色素将成为选择性测定鱼精子DNA的良好荧光探针。 论文的第五部分是利用液隔压电传感器实时监测了蛋白质明胶在石英表面上的吸附过程。研究表明，明胶在石英晶体表面的早期吸附过程可以用一个包括吸附、脱附和从可逆吸附向不可逆吸附转化等三种基元步骤的模型来描述。本文提出一种较为简单的吸附模型，并用迭代计算方法求出明胶在石英表面吸附的吸附速率常数、脱附速率常数和转化速率常数。 本论文的主要特点和创新点： 1．研究发现了桑色素金属配合物一表面活性剂一蛋白质体系的荧光增强效应，建立了高灵敏的蛋白质定量测定方法。选择了阴阳离子两种表面活性剂并且在两个激发波长下对蛋白质进行了测定，检出限达到了纳克水平。 2.详细研究了morin-Al<'3+>-CTAB-BSA体系中相互作用机理，提出了相互作用模型。在体系中聚阴离子BSA通过自组装作用吸附带正电荷的Al<'3+>羟基络合物在其表面上，然后又结合morin和CTAB形成一个大的BSA－Al<'3+>-morin-CTAB具有层状结构的超分子聚集体，而Al<'3+>-morin被夹在BSA-CTAB之间。利用Forster能量转移理论详细研究了体系中能量传递过程，计算出了给受体之间的距离。并且指出了金属离子在能量传递过程中的重要作用，即通过“固定桥”的作用为能量传递提供了有效的通道。 3．详细研究了在SDBS和蛋白质存在下，阳离子染料AO二聚体的形成和解聚过程，并且提出了一个作用模型。指出了由于SDBS与AO能产生“芳环堆积效应”，因而它是促进AO形成H-聚集体非常有效的阴离子表面活性剂。 4．研究发现morin能够选择性地识别双螺旋核酸中的鱼精子DNA，从而建立了灵敏而简单的选择性检测鱼精子DNA的荧光新方法，检出限达到了10<'-10>g/mL。同时还探讨了作用机理。 5．提出了明胶在石英晶体表面的早期吸附过程可以用一个包括吸附、脱附和从可逆吸附向不可逆吸附转化等三种基元步骤的模型来描述，并用一种迭代的计算方法，求出明胶在石英表面吸附的吸附速率常数、脱附速率常数和转化速率常数。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第一章绪论

第二章桑色素-Al3+-表面活性剂-蛋白质体系的荧光增强效应及其分析应用

第三章吖啶橙-SDBS-蛋白质体系的荧光增强效应及其分析应用

第四章桑色素对鱼精子DNA的识别作用及其分析应用

第五章压电传感器实时监测蛋白质明胶在石英表面的吸附

参考文献

致谢

附录攻读学位期间所发表的主要学术论文目录