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《河南大学》 2016年
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新型细胞色素c自组装体系研究

杨晓璐  
【摘要】:通过物理、化学及生物学方法对一些具有催化能力的小分子蛋白或辅酶进行修饰改造可大大提高其催化性能及稳定性,本研究以此为基础,选取生物小分子蛋白细胞色素c(Cytochrome c,Cyt c)为核心元件,结合化学材料癸基硫酸钠(Sodium decyl sulfate,SDeS),生物学材料脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA),通过自组装的形式构建复合体系,从催化性能及体系构象等方面进行分析研究,为生物体内分子间相互作用的研究以及新型模拟酶体系的构建提供了完善的理论依据。另外,研究中还引入了一种检测DNA碱基的新方法,以哌嗪修饰的还原性氧化石墨烯为主导材料构建工作电极,利用电化学工作站,成功获得了一种新型生物传感器,用于检测脱氧核糖核酸(DNA)碱基。采用2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)方法进行活性研究测定显示,细胞色素c(Cyt c)与癸基硫酸钠(SDeS)所构建的自组装体系与原有细胞色素c(Cyt c)相比,其催化性能上得到较大程度的提升,研究中发现可达到天然辣根过氧化物酶催化能力的50.49%,而引起这种改变的原因是由于引入的癸基硫酸钠(SDeS)改变了细胞色素c(Cyt c)周围环境的疏水性能及血红素的暴露程度,这一研究结果与已报道结果相一致。依据相似的研究思路,引入生物材料脱氧核糖核酸(DNA)替代化学材料癸基硫酸钠(SDeS)进行自组装构建,并从生物学性能、分子构象及生物信息学等诸多方面进行分析研究,为探究生命体中生物分子间的相互作用提供了新的可能。研究依据所选取材料对温度及酸碱环境的耐受性等因素,分别设定了不同的分析条件,其中包括自组装体系构建过程中生物材料脱氧核糖核酸(DNA)的浓度改变、自组装条件的改变、自组装产物不同条件的处理下的性能测定等。最终研究过程选取65℃为脱氧核糖核酸(DNA)与细胞色素c(Cyt c)的自组装构建的水浴温度,构建了不同脱氧核糖核酸(DNA)浓度的DNA-Cyt c复合体系,结合2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)法对复合体系进行活性测定分析及紫外光谱分析发现,在一定的脱氧核糖核酸(DNA)浓度范围内,随着复合体系中脱氧核糖核酸(DNA)浓度的增强其催化性能逐步提升,以此为前提继续增加脱氧核糖核酸(DNA)浓度,复合体系的催化性能基本趋于稳定,且在这一过程中,与原有细胞色素c(Cyt c)的紫外吸收相比复合体系的紫外吸收能力逐渐减弱,且最大吸收峰发生一定的红移现象,另采用琼脂糖凝胶电泳法、圆二色谱法、生物信息学等一系列技术手段进行了系统的分析研究,由此表明,自组装过程中脱氧核糖核酸(DNA)与细胞色素c(Cyt c)之间发生了明显的相互作用。在以细胞色素c(Cyt c)为核心自组装体系光谱学研究的基础上,选取哌嗪修饰的还原性氧化石墨烯为主导的纳米复合材料修饰电极构建新型电化学生物传感器,结合差分脉冲伏安法研究了脱氧核糖核酸(DNA)碱基腺嘌呤(Adenine,A),鸟嘌呤(Guanine,G)在纳米修饰电极上的电化学氧化过程,该传感器能够实现碱基的单独及同时检测,且有较低的的检测限和较宽的检测范围,其中:A:0.2μmol/L,0.2μmol/L-125μmol/L;G:0.1μmol/L,0.2μmol/L-100μmol/L。
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:Q5-33

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