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两性增溶剂CHAPS聚集性质及其与Triton X-100相互作用的NMR研究

秦显国  
【摘要】:核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)可以给出物质原子水平的结构信息,而且在研究物质分子之间的相互作用方面也具有独特的优势,因此被广泛用于研究增溶剂溶液的理化性质。本文以两性离子增溶剂3-[(3-胆固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸(CHAPS)为研究对象,运用液体核磁共振方法系统地研究了CHAPS在重水溶液中随浓度变化的聚集性质和其所形成胶束的微观结构,考察了外部因素温度和氯化钠浓度对其胶束性质的影响,并探讨了其胶束形成机制,研究了CHAPS与非离子增溶剂Triton X-100复配体系的胶束形成和相互作用。具体包括以下几点: (1) CHAPS随浓度变化的聚集性质研究。我们利用多种NMR参数,如化学位移、自扩散系数和质子弛豫时间等,研究了CHAPS的聚集形态变化,发现CHAPS存在两个表观临界胶束浓度,其中第一个和以前的文献报道相同,为正常的表观临界胶束浓度,第二个表观临界胶束浓度,表明CHAPS在高浓度下发生了胶束形状转变。利用消除了自旋扩散的选择性一维NOESY实验,我们发现在高于第二个表观临界胶束浓度之后,CHAPS可能形成了夹层的胶束结构,即内层亲水端的烷氢链与外层疏水端的类固醇端相接触。CHAPS胶束大小与其浓度相关的结果为不同浓度的CHAPS对蛋白质的溶解能力和稳定能力的不同给予了合理的解释。 (2)研究了温度和氯化钠浓度对CHAPS胶束性质的影响。发现CHAPS的两个表观的临界胶束浓度值都随着温度和氯化钠浓度的升高而降低。热力学参数变化表明CHAPS形成胶束的机制是一种自发的、放热的过程,范德瓦尔斯相互作用可能是CHAPS胶束形成的最主要因素。此外,CHAPS的胶束聚集状态对外部环境的变化并不敏感。进一步证实,在高于第二个表观临界胶束浓度后,CHAPS存在奇特的交叉错列胶束结构,并且不受温度和盐浓度变化的影响。 (3)研究了CHAPS与Triton X-100所形成的混合胶束的特性。发现CHAPS和Triton X-100混合胶束的可能空间形态。Triton X-100具有较强的形成胶束的能力,单一的Triton X-100的胶束随着浓度的增加,形成了多层胶束,但是CHAPS的加入能够使其稳定在近似的双层结构。而CHAPS胶束的双层交叉错列模型也由于TritonX-100的加入,稳定性和内核的疏水强度有所增加。 研究所得的结论不仅丰富了表面活性剂理论而且有助于了解CHAPS胶束及CHAPS/Triton X-100混合胶束的稳定性和增溶能力,将为今后在增溶和稳定膜蛋白质而使其不变性的结构和功能研究中合理选择最佳的CHAPS及CHAPS/Triton X-100的浓度提供重要的参考。


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