金属离子存在下黄酮化合物与血清蛋白的相互作用及在分析化学中的应用

摘要

血清白蛋白是血浆中含量最丰富的载体蛋白,黄酮类药物有广泛的药理活性。本文运用荧光光谱法和紫外-可见吸收光谱法,从分子水平上研究了有无金属离子存在时,芹菜素、黄芩素、花青素与牛血清白蛋白(BSA)在生理pH条件下的相互作用,得出了这几种黄酮类化合物与BSA相互作用的荧光猝灭常数、结合常数、结合位点数、热力学参数、分子间作用力类型。本论文主要工作和结论如下:
　　运用荧光光谱法研究了不同金属离子存在下芹菜素与BSA的相互作用及不同浓度Cu2+存在下芹菜素与BSA的相互作用。结果表明,Fe3+、Cu2+、Mn2+、Ni2+、Mg2+、Ca2+等金属离子不改变芹菜素对BSA的猝灭机理,仍是静态猝灭,以铜为例,芹菜素-BSA-Cu2+三元体系的荧光猝灭不是芹菜素和Cu2++降低的加和作用;金属离子的存在减小了芹菜素-BSA的结合常数和结合位点数,且结合常数随着温度的升高而降低,结合反应是放热反应;金属离子的存在不改变芹菜素与BSA的结合力类型,仍是静电作用力。加入不同浓度Cu2+后芹菜素与BSA间的结合常数和结合位点数减小,并且随着Cu2+浓度的增大,芹菜素和BSA的结合能力减弱的程度更大。通过紫外吸收光谱可知,芹菜素与BSA之间形成复合物,芹菜素与Cu2+形成了配合物,BSA能与Cu2+形成配合物,三元体系的紫外图谱与芹菜素-BSA二元体系不同,说明形成了新的复合物。由此可以推断芹菜素与Cu2+形成配合物与芹菜素有着不同的刚柔性、分子结构、疏水-亲水性等,使其难于与BSA结合;另一方面,BSA能与Cu2+形成配合物,可能因为Cu2+部分占据了芹菜素与BSA的结合位点,发生了竞争反应,从而影响BSA与芹菜素的结合,甚至抑制其结合。
　　运用荧光光谱法研究了不同金属离子存在下黄芩素与BSA的相互作用及不同浓度Fe3+下黄芩素与BSA的相互作用。结果表明金属离子的存在不改变黄芩素对BSA的猝灭机理,仍是静态猝灭,以铁为例,黄芩素-BSA-Fe3+三元体系的荧光猝灭不是黄芩素和Fe3+降低的加和作用;金属离子的存在减小了黄芩素-BSA的结合常数和结合位点数,且结合常数随着温度的升高而升高,结合反应是吸热反应;金属离子的存在不改变黄芩素与BSA的结合力,仍是疏水作用力。加入不同浓度Fe3+后黄芩素与BSA间的结合常数和结合位点数减小,随着Fe3+浓度的增大,黄芩素和BSA的结合能力减弱的程度增大。紫外吸收光谱显示,黄芩素与Fe3+形成了配合物,BSA与Fe3+有弱的相互作用,黄芩素与BSA之间形成了一种复合物,黄芩素-BSA-Fe3+三元体系的紫外图谱与黄芩素-BSA二元体系不同。因此可以推断,黄芩素与Fe3+形成的配合物与黄芩素有着不同的刚柔性、分子结构、疏水-亲水性等,使其难于与BSA结合,使得结合常数降低;BSA与Fe3+有弱的相互作用,使得Fe3+部分占据了黄芩素与BSA的结合位点,发生了竞争反应,从而影响BSA与黄芩素的结合。
　　采用荧光光谱法研究了自紫甘蓝中提取并经过XAD-2大孔树脂纯化的花青素与BSA之间的相互作用,结果表明花青素对BSA内源荧光产生静态猝灭。38℃时其两者的结合常数为1.09×106L·mol-1,两者有较强的结合能力。花青素与BSA的结合自发进行的,且ΔH＞0,ΔS＞0,说明花青素和BSA结合的作用力是由疏水作用力主导。同时考察了Ni2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Mn2+、Mg2+等金属离子对花青素与BSA荧光猝灭常数、结合常数、结合位点数、作用力类型的影响,结果表明在金属离子的存在下,花青素与BSA的荧光猝灭机理仍是静态猝灭,金属离子增大了花青素与BSA的结合常数;在Mg2+存在时,ΔH＜0,ΔS＞0,说明该过程主要是静电作用力主导的;在Cu2+、Ni2+存在下,ΔH＜0,ΔS＜0,说明该过程主要是氢键和范德华力主导的;在Zn2+、Fe3+、Mn2+存在时,ΔH＞0,ΔS＞0,说明该过程主要是疏水作用力主导的。不同金属离子对花青素与BSA之间的作用力类型影响不同。
　　在pH4.7的乙酸-乙酸钠缓冲体系中,Fe(Ⅲ)与自紫甘蓝中提取并经XAD-2大孔树脂纯化的花青素形成稳定的络合物,利用该性质建立了测定Fe(Ⅲ)的分光光度新方法。实验结果表明,花青素与Fe(Ⅲ)在乙酸-乙酸钠缓冲体系中、溴化十六烷基三甲基铵存在下形成稳定络合物,络合物最大吸收波长610nm,摩尔吸光系数6.16×103L·mol-1·cm-1,Fe(Ⅲ)含量在2-10mg·L-1范围内与吸光度呈良好的线性关系,线性相关系数r=0.9997,定量检出限0.91mg·L-1。方法用于测定国家岩矿标准样品(超基性岩DZE-2)获得准确结果,测定相对标准偏差1.65％,岩矿样品加标回收率在93.8％-105％,方法可运于低常量或微量含铁样品的测定。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 血清白蛋白的结构、功能及作用力

1．1．1 血清白蛋白的结构

1．1．2 血清白蛋白的生理功能

1．2 黄酮类化合物的结构和生理作用

1．2．1 黄酮类化合物的结构

1．2．2 黄酮类化合物的生物活性

1．3 黄酮类化合物与血清白蛋白结合的研究方法

1．3．1 荧光光谱法

1．3．2 紫外-可见吸收光谱法

1．3．3 圆二色谱法

1．3．4 红外光谱法

1．4 研究背景和研究意义

1．5 研究内容

第2章 金属离子存在下芹菜素与BSA相互作用研究

2．2 实验部分

2．2．1 仪器和试剂

2．2．2 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 紫外吸收光谱

2．3．2 不同金属离子存在下Ap与BSA的相互作用

2．3．3 不同浓度Cu2+对Ap与BSA结合作用及热力学参数的影响

2．4 小结

第3章 金属离子存在下黄芩素与BSA相互作用研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器和试剂

3．2．2 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 紫外吸收光谱

3．3．2 不同金属离子存在下黄芩素与BSA的相互作用

3．3．3 不同浓度Fe3+对B与BSA结合作用及热力学参数的影响

3．4 小结

第4章 紫甘蓝花青素与BSA相互作用研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器和试剂

4．2．2 花青素溶液的制备和纯化

4．2．3 荧光光谱测定方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 花青素与BSA的荧光光谱

4．3．2 猝灭类型

4．3．3 结合常数和结合位点数

4．3．4 热力学参数和作用力

4．3．5 金属离子对结合常数的影响

4．4 小结

第5章 紫甘蓝花青素-铁分析方法的建立

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 仪器及试剂

5．2．2 工作曲线绘制

5．2．3 岩矿标准样品中铁的测定

5．3 结果与讨论

5．3．1 花青素荧光发射光谱

5．3．2 酸度的影响

5．3．3 花青素的吸收光谱

5．3．4 显色剂用量的选择

5．3．5 缓冲溶液用量的选择

5．3．6 表面活性剂的选择及用量

5．3．7 共存离子的影响

5．3．8 线性范围和回归方程

5．3．9 方法的精密度、准确度和检出限

5．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果