手性和非手性偏振和频光谱技术在生物膜界面动力学研究中的应用

摘要

在生命体内，特定手性的分子才能发挥特定的功能，以维持正常的生命活动。研究生物分子在生物膜界面的手性问题对于正确理解某些疾病的发病机理非常重要。因此加深对生物膜界面的手性生物分子的研究有助于理解相关疾病的发生机理，也为新型药物的研究、合成提供指导。然而生物膜界面的手性分子的研究很复杂，目前有效、实时、原位、免标记表征的研究手段很少。针对这一现状，本文利用界面敏感的、手性和非手性偏振结合的和频光谱测量技术，以两种手性生物分子，即胆固醇和hIAPP蛋白为模型，系统研究其在生物膜界面的组装和运输行为，以及蛋白在生物膜界面的结构转变过程。通过研究胆固醇分子在电中性的PC类磷脂膜和负电荷PG类磷脂膜中的翻转运输行为以及组装方式，给出胆固醇分子在此体系中的翻转运输时间尺度以及组装方式，得出胆固醇在磷脂双层膜中是否翻转主要取决于磷脂是否翻转的结论。同时在PG类磷脂膜中引入盐离子，再次证明了胆固醇是否翻转取决于磷脂分子是否翻转的结论。在研究hIAPP蛋白在磷脂双层膜中的结构演变动力学中，通过系统研究不同相态的磷脂膜以及抑制剂对hIAPP蛋白在生物膜中结构变化的影响，结果发现hIAPP在生物膜界面上会发生聚集，而酰胺Ⅱ谱带的出现与聚集的程度有关。

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摘要

插图索引

缩写对照表

第一章 绪论

1．1 生物手性的普遍性和重要性

1．2 和频光谱技术简介

1．2．1 和频光谱概述

1．2．2 和频光谱原理

1．3 和频光谱研究手性结构的技术和理论基础

1．4 生物膜体系手性结构与动力学的重要性

1．5 本论文研究思路及内容

参考文献

第二章 胆固醇在生物膜中的运输动力学

2．1 引言

2．2 样品与实验方法

2．2．1 样品

2．2．2 实验方法

2．2．3 SFG实验

2．2．4 SFG谱图数据处理

2．3．1 胆固醇在电中性的PC磷脂双层膜中的运输行为

2．3．2 磷脂在电中性的磷脂双层膜中的运输行为

2．3．3 胆固醇在电中性的磷脂双层膜中的组装方式

2．4 带负电的PG类磷脂双层膜实验数据结果与讨论

2．4．1 胆固醇在带负电的PG类磷脂双层膜中的行为

2．4．2 磷脂在带负电的PG类磷脂双层膜中的行为

2．4．3 盐离子对于胆固醇在PG类磷脂双层膜中翻转行为的影响

2．4．4 胆固醇在PG类磷脂双层膜中的组装方式

2．5 小结

参考文献

第三章 hIAPP在生物膜界面的结构演变动力学

3．1 引言

3．2 样品与实验方法

3．2．1 样品

3．2．2 实验方法

3．3 数据讨论与结果

3．3．1 hIAPP在DPPG磷脂双分子层中的结构转变过程

3．3．2 hIAPP在POPG磷脂双分子层中的结构转变过程

3．3．3 抑制剂对于hIAPP蛋白在模型细胞膜中结构转变的影响

3．4 小结

参考文献

第四章 结论和展望

附录

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果