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《浙江大学》 2007年
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生物模型分子体系溶液热力学研究

王旭  
【摘要】: 蛋白质是生物体形态结构和生命活动所依赖的物质基础,只有具有特定三维结构的蛋白质分子才能发挥其特定的生物功能。蛋白质的稳定取决于蛋白质的基团之间及这些基团和溶剂环境之间相互作用的平衡。细胞内被称为化学分子伴侣的有机小分子能使蛋白质在极端条件下维持结构和功能,它们的水溶液构成了生物大分子存在的天然环境。由于蛋白质结构的复杂性及其与周围环境相互作用的多样性,目前对蛋白质分子的直接研究仍有一定困难。以氨基酸、酰胺、肽及其衍生物为蛋白质模型分子的溶液热力学研究引起了广泛的重视。 本论文是国家自然科学基金资助项目(No.20273061)“氨基酸在模拟体液中的热力学性质研究”的部分工作。 本文选择甘氨酸、L-丙氨酸和L—丝氨酸为模型化合物,用流动量热法测定298.15K下其在不同浓度的氯化钾水溶液中的稀释焓,根据McMillan-Mayer理论计算氨基酸在氯化钾—水混合溶剂中的同系焓相互作用系数,探讨了混合溶剂组成变化对氨基酸分子间相互作用的影响,并与甘氨酸在氯化钠水溶液中的同系焓相互作用系数进行了比较,讨论了不同阳离子对甘氨酸分子间相互作用的影响。 本文选择N,N—二甲基甲酰胺(DMF)为模型化合物,用流动量热法测定了298.15K下DMF在不同浓度的乙二醇、甘油、蔗糖和葡萄糖水溶液中的稀释焓,根据McMillan-Mayer理论,计算了其在不同溶剂组成下的同系焓相互作用系数,得到水溶液中多羟基化合物与酰胺的相互作用规律。通过测定DMA、DMF在甘油水溶液中的稀释焓,探讨了肽键及疏水侧链与甘油的相互作用规律。通过分子动力学模拟研究乙二醇和甘油水溶液,研究多元醇水溶液的微观结构的差别。 本文用滴定量热法研究了298.15K下酰胺(N—甲基甲酰胺、N,N—二甲基甲酰胺、N—甲基乙酰胺和N,N—二甲基乙酰胺)分别在于MAO水溶液和尿素水溶液中的焓相互作用,探讨了溶剂变化对酰胺侧链相互作用的影响,从肽键及疏水侧链角度研究了TMAO和尿素对蛋白质稳定性的影响。用微量热量计RD496测定了298.15 K下氨基酸(甘氨酸、L—丙氨酸、L—丝氨酸、L—缬氨酸、L—苏氨酸)和肽(甘氨酰甘氨酸、甘氨酰甘氨酰甘氨酸)在不同浓度的TMAO水溶液中的溶解焓及甘氨酰甘氨酰甘氨酸在不同浓度的尿素水溶液中的溶解焓,得到它们从水到相应TMAO水溶液的迁移焓,并与它们从水到相应尿素水溶液的迁移焓进行比较,从蛋白质残基角度研究了TMAO和尿素对蛋白质稳定性的影响。用分子动力学模拟研究了TMAO和尿素的混合水溶液,通过对氢键数目和氢键寿命的分析,得到二者溶液结构的差别。 血清白蛋白是血浆中含量最丰富的重要载体蛋白,药物进入血浆后,首先与血清白蛋白结合,然后再被运送到身体的各部位发挥药效。从分子水平上研究药物小分子与蛋白的相互作用,有助于了解药物的转运和代谢过程,可以为高活性药物小分子的设计与开发提供有价值的信息。本文以荧光光谱和圆二色谱方法研究了芹菜素、木犀草素与牛血清白蛋白的相互作用,山荧光猝灭现象和能量转移理论得到芹菜素、木犀草素与BSA的结合常数、结合距离,从热力学参数推得它们与BSA分子间作用力类型等信息,并进而从分子结构角度初步讨论了黄酮类小分子—蛋白质作用的规律。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O629.73

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