环境污染物与生物分子间的电子传递和分子作用机理研究

摘要

本论文以分子间相互作用机制为研究核心,以电子传递为主线,着重采用电化学方法并结合紫外—可见分光光度法为研究手段,通过分子自组装或共价修饰等方法将生物分子修饰到金电极、玻碳电极表面,比较了处于排列有序结构的分子层膜状态下和分散于水溶液中、呈无序游离结构状态下的生物分子与污染物作用时表现出的不同电子传递过程,探讨了生物分子中活性基团与污染物作用时的分子取向、反应部位、结合点数目等信息及两者间分子作用机理.研究结果表明,利用L-半胱氨酸(L-Cys)中含有的巯基和氨基,可以分别将其自组装在金电极和玻碳电极表面,形成稳定有序的分子膜.固定化在电极表面、呈单分子膜状态时的L-Cys,与苯二酚的相互作用表现为对邻、间、对苯二酚三种异构体的氧化还原反应均有良好的电催化作用,有利于电子转移过程的发生;而分散游离于水溶液中、呈无序游离结构状态时的L-Cys,与苯二酚相互作用时却表现为对其氧化还原反应起阻碍作用,不利于电子转移过程的进行.进一步的研究表明,两者之间的相互作用不涉及化学键强作用力,未发生分子化学键的断裂和新键的形成.

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第1章绪论

1.1课题的提出和研究背景

1.2生物分子的电化学研究进展

1.2.1生物分子直接电化学的实现

1.2.2目前国内外生物电化学的研究现状

1.2.3生物电化学研究中常用的电化学方法

1.3本课题拟研究的内容

第2章L-半胱氨酸与酚类污染物相互作用的研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1 L-Cys在金表面的自组装及固定化膜性质的电化学测量

2.2.2 L-Cys在玻碳电极上的固定化和修饰膜的电化学表征

2.2.3循环伏安法研究L-Cys与苯二酚相互作用时的电化学行为

2.2.4紫外—可见吸收光谱法研究苯二酚与L-Cys的相互作用

2.3结果与讨论

2.3.1在金电极表面L-Cys与苯二酚类化合物相互作用的行为

2.3.2在玻碳电极表面L-Cys与苯二酚之间的相互作用

2.3.3对苯二酚、邻苯二酚在裸金电极、L-Cys/金电极上的电极反应参数

2.3.4对苯二酚与邻苯二酚在裸玻碳电极、L-Cys/玻碳电极上的电极反应参数

2.4结论

第3章L-脯氨酸与苯二酚类污染物相互作用的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1 L-Pro在玻碳电极上的固定化和修饰膜的电化学表征

3.2.2循环伏安法研究L-Pro与苯二酚相互作用时的电化学行为

3.2.3紫外—可见吸收光谱法研究苯二酚与L-Pro的相互作用

3.3结果与讨论

3.3.1 L-Pro在玻碳电极表面的固定化及L-Pro修饰膜的电化学表征

3.3.2修饰在玻碳电极表面的L-Pro对苯二酚类化合物的电催化氧化还原作用

3.3.3溶液中的L-Pro对对苯二酚氧化还原的阻碍作用

3.3.4对苯二酚与邻苯二酚在玻碳电极上的电极反应参数

3.3.5对苯二酚污染物与L-Pro间相互作用的分子机理探讨

3.4结论

第4章牛血清白蛋白与苯二酚类污染物的相互作用

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1 BSA在玻碳电极上的固定化和修饰膜的电化学表征

4.2.2循环伏安法研究BSA与苯二酚相互作用时的电化学行为

4.2.3紫外—可见吸收光谱法研究苯二酚与BSA的相互作用

4.3结果与讨论

4.3.1 BSA在玻碳电极表面的共价修饰

4.3.2修饰在玻碳电极表面的BSA对苯二酚类化合物的电催化氧化还原作用

4.3.3分散在溶液中的BSA对苯二酚类化合物氧化还原反应的阻碍作用

4.3.4对苯二酚与邻苯二酚在玻碳电极上的电极反应参数

4.3.5苯二酚类化合物与BSA相互作用的机理探讨

4.4结论

第5章金属离子与血红蛋白、腺嘌呤的相互作用

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1金属离子与生物分子作用的电化学行为的测定

5.2.2金属离子与生物分子作用的紫外光谱

5.3结果与讨论

5.3.1铜离子与血红蛋白的相互作用

5.3.2锰离子与血红蛋白的相互作用

5.3.3铜离子与腺嘌呤之间的相互作用

5.4结论

第6章主要结论

参考文献

致谢

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果