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《烟台大学》 2016年
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不同分子量的海藻酸钠与人血清白蛋白及Pb~(2+)、Cd~(2+)结合作用研究

朱经贺  
【摘要】:本文主要通过对不同分子量的海藻酸钠、重金属离子、人血清白蛋白三者相互作用规律的研究,阐明分子量对海藻酸钠生理活性影响的变化规律及重金属离子对海藻酸钠与人血清白蛋白相互作用的影响。本论文主要分为四部分:第一部分:介绍了不同分子量的海藻酸钠的生理活性、应用范围、制备方法以及Pb~(2+)和Cd~(2+)对人体的危害;综述了海藻酸钠、Cd~(2+)、Pb~(2+)与人血清白蛋白结合的研究手段。第二部分:通过控制降解条件获得两种海藻酸钠样品,分别对两种样品以及未降解的海藻酸钠进行高效液相色谱分析发现,降解后产物的出峰时间明显小于未降解的海藻酸钠。这表明:海藻酸钠在不同降解条件下所得样品的分子量分布也不同。通过对比降解前后海藻酸钠的红外光谱可知降解反应仅仅使其分子量变小,并未改变其分子中的官能团。对两种样品进行分级分离得到了六种不同的海藻酸钠降解产物,并采用高效液相色谱法确定了六种降解产物的分子量分别为3715 D、5011 D、7413 D、15850 D、23450 D、64560 D。第三部分:通过荧光猝灭光谱法、紫外-可见吸收光谱法和同步荧光光谱法研究了六种分子量的海藻酸钠与人血清白蛋白的相互作用。研究结果表明海藻酸钠对人血清白蛋白猝灭过程为静态猝灭;分子量在3715 D-64560 D之间的海藻酸钠与人血清白蛋白作用的结合常数随着分子量的增加呈现为先增加后减小变化趋势,在分子量为15850 D左右两者结合常数值达到最大;六种分子量的海藻酸钠与人血清白蛋白的结合位点数都近似为1。根据热力学参数变化确定了两者之间的作用力类型主要是氢键和范德华力,这与海藻酸钠中含有大量的羟基的事实相符;同步荧光实验得出当Δλ=15 nm时随着海藻酸钠的加入其最大发射波长发生了蓝移,当Δλ=60 nm时随着海藻酸钠的加入其最大发射波长未发生明显变化,这表明海藻酸钠仅改变了酪氨酸的微环境并未对色氨酸产生影响。第四部分:本文通过平衡透析法分别研究了Pb~(2+)、Cd~(2+)与不同分子量海藻酸钠的结合常数,利用荧光猝灭法、同步荧光法研究了Pb~(2+)、Cd~(2+)与人血清白蛋白的相互作用以及在Pb~(2+)、Cd~(2+)存在下六种分子量的海藻酸钠与人血清白蛋白相互作用。研究结果表明:在310K下不同分子量海藻酸钠与Pb~(2+)、Cd~(2+)的结合常数受分子量的影响较大,随着分子量的增加两者结合常数先增加后减小;Pb~(2+)、Cd~(2+)与人血清白蛋白相互作用为静态猝灭,结合常数随温度的升高而减小。金属离子与HSA的同步荧光光谱未发生明显变化,这表明金属离子并不能改变HSA中色氨酸和酪氨酸的微环境;在Pb~(2+)、Cd~(2+)存在下海藻酸钠与HSA的结合常数及结合位点数降低程度随着分子量的不同而不同,海藻酸钠与HSA的结合过程不是独立的过程而是三者相互影响的过程。通过对Cd~(2+)、Pb~(2+)存在下分子量为15850D的海藻酸钠与HSA相互作用的猝灭效率影响的研究表明:Cd~(2+)、Pb~(2+)的加入对海藻酸钠与HSA结合能力的影响方式主要为协同作用。分子量为15850 D的海藻酸钠,首先与Cd~(2+)、Pb~(2+)形成了复合物,降低其与HSA结合的能力,表现为猝灭效率的下降。通过海藻酸钠与Cd~(2+)、Pb~(2+)形成了复合物最终影响到与人血清白蛋白结合的Pb~(2+)、Cd~(2+)的含量。这为利用一定分子量的海藻酸钠去除体内多余Cd~(2+)和Pb~(2+)提供了理论依据。
【关键词】:不同分子量海藻酸钠 人血清白蛋白 重金属 相互作用 荧光光谱
【学位授予单位】:烟台大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:R114;O657.3
【目录】:
  • 摘要3-5
  • Abstract5-11
  • 1 绪论11-19
  • 1.1 海藻酸钠简介11-12
  • 1.2 海藻酸钠寡糖的生理活性12-13
  • 1.3 多糖的降解方法研究13
  • 1.4 人血清白蛋白简介及作用13-14
  • 1.5 重金属元素镉和铅14
  • 1.6 不同分子量的海藻酸钠与HSA及Pb~(2+)、Cd~(2+)相互作用的研究方法14-16
  • 1.6.1 紫外-可见吸收光谱法14-15
  • 1.6.2 荧光猝灭光谱法15
  • 1.6.3 同步荧光光谱法15-16
  • 1.6.4 平衡透析法16
  • 1.6.5 其他方法16
  • 1.7 本论文研究的意义和内容16-19
  • 1.7.1 研究意义16-17
  • 1.7.2 研究内容17-19
  • 2 不同分子量海藻酸钠的制备及其分子量的测定19-31
  • 2.1 前言19
  • 2.2 实验部分19-20
  • 2.2.1 仪器与试剂19-20
  • 2.3 实验方法20-22
  • 2.3.1 海藻酸钠的降解20
  • 2.3.2 海藻酸钠及其降解产物的红外光谱测定20-21
  • 2.3.3 海藻酸钠降解产物的分级分离21
  • 2.3.4 海藻酸钠含量的测定21
  • 2.3.5 海藻酸钠分子量的测定方法21-22
  • 2.4 结果与讨论22-30
  • 2.4.1 不同降解时间对海藻酸钠降解程度的影响22-23
  • 2.4.2 降解条件对海藻酸钠的结构影响23-24
  • 2.4.3 不同分子量海藻酸钠的分级分离24-26
  • 2.4.4 海藻酸钠的分子量测定26-30
  • 2.5 本章小结30-31
  • 3 不同分子量的海藻酸钠与人血清白蛋白相互作用的研究31-43
  • 3.1 前言31
  • 3.2 实验部分31-32
  • 3.2.1 仪器与试剂31-32
  • 3.2.2 用荧光猝灭法研究不同分子量的海藻酸钠与HSA的相互作用32
  • 3.2.3 用紫-外可见吸收光谱法测定不同分子量的海藻酸钠与HSA的相互作用32
  • 3.2.4 用同步荧光法测定不同分子量的海藻酸钠对HSA构象的影响32
  • 3.3 结果与讨论32-42
  • 3.3.1 荧光猝灭法研究不同分子量的海藻酸钠与HSA的相互作用32-35
  • 3.3.2 荧光猝灭机理的判断35-36
  • 3.3.3 平衡常数和结合位点数的计算36-38
  • 3.3.4 热力学参数及作用力类型的计算38-39
  • 3.3.5 不同分子量的海藻酸钠与HSA作用后紫外光谱的变化39-41
  • 3.3.6 不同分子量的海藻酸钠对HSA构象的影响41-42
  • 3.4 本章小结42-43
  • 4 Pb~(2+)及Cd~(2+)对六种分子量的海藻酸钠与HSA结合作用的影响43-61
  • 4.1 前言43
  • 4.2 实验部分43-45
  • 4.2.1 仪器与试剂43-44
  • 4.2.2 用平衡透析法研究Cd~(2+)、Pb~(2+)与不同分子量的海藻酸钠的结合作用44
  • 4.2.3 用荧光猝灭法研究Cd~(2+)、Pb~(2+)与HSA的相互作用44
  • 4.2.4 用紫外-可见吸收光谱法测定Cd~(2+)及Pb~(2+)与HSA的相互作用44
  • 4.2.5 用同步荧光法测定Cd~(2+)、Pb~(2+)对HSA构象的影响44-45
  • 4.2.6 Cd~(2+)、Pb~(2+)对不同分子量的海藻酸钠与HSA相互作用的影响45
  • 4.3 结果与讨论45-60
  • 4.3.1 平衡透析法研究Cd~(2+)、Pb~(2+)与不同分子量海藻酸钠的结合作用45-46
  • 4.3.2 荧光猝灭法研究Cd~(2+)、Pb~(2+)与HSA的相互作用46-49
  • 4.3.3 紫外-可见吸收光谱法测定Cd~(2+)、Pb~(2+)与HSA的相互作用49-50
  • 4.3.4 同步荧光法测定Cd~(2+)、Pb~(2+)对HSA构象的影响50
  • 4.3.5 Cd~(2+)、Pb~(2+)存在下不同分子量的海藻酸钠与HSA荧光猝灭分析50-56
  • 4.3.6 Cd~(2+)、Pb~(2+)对不同分子量的海藻酸钠与HSA相互作用的影响56-58
  • 4.3.7 Cd~(2+)、Pb~(2+)影响海藻酸钠与人血清白蛋白结合作用的机理分析58-60
  • 4.4 本章小结60-61
  • 5 结论61-63
  • 参考文献63-70
  • 附录 Ι 攻读学位期间发表的论文70-71
  • 致谢71-72

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