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血红蛋白作为模拟酶和固定化酶的研究

杨勇  
【摘要】:酶催化反应和酶模拟的研究是“超分子化学”、“仿生化学”等热门课题的重要研究内容。本文采用具有相同活性中心的血红蛋白(Hb)模拟辣根过氧化物酶(HRP)的催化行为,系统研究了血红蛋白在水溶液、反相微乳液中的过氧化物酶活性。在分子水平上阐述了血红蛋白的过氧化物酶活性的分子机理。对血红蛋白和辣根过氧化物酶在水溶液及反相微乳液中的催化邻苯二胺聚合反应的过氧化物酶活性做了比较,并对血红蛋白在反相微乳液中催化邻苯二胺所得的产物进行了结构和性能的表征。首次将血红蛋白作为HRP的模拟酶固定在交联聚丙烯酰胺(CPAM)和壳聚糖(Chitosan)载体上,并研究了固定化血红蛋白的过氧化物酶活性及固定化方法对其活性的影响。主要结论如下: 1.与HRP相比,血红蛋白催化显色体系的反应中也表现出了过氧化物酶活性。血红蛋白在pH9.0~10.5的缓冲溶液中具有较高的过氧化物酶活性,而辣根过氧化物酶则在pH6.5~7.5的范围内有较高的酶活性。循环伏安法研究了血红蛋白的可逆氧化还原性能。 2.血红蛋白在AOT反相微乳液的碱性介质中催化邻苯二胺表现出很高的过氧化物酶活性,所得UV-Vis曲线有与HRP基本相同,完全不同其在水溶液中的催化行为。这可能是由于微乳液的碱性介质使血红蛋白的构象发生了变化,从而赋予血红蛋白典型的过氧化物酶活性。 3.固载在交联聚丙烯酰胺或壳聚糖上的血红蛋白仍然保持了其过氧化物酶活性,但其过氧化物酶活性均大幅度下降。壳聚糖作载体可得到较高的负载率和活力回收。 4.利用核磁、红外、紫外-可见吸收、X-射线衍射、GPC、原子力显微镜等手段对血红蛋白在反相微乳液中催化邻苯二胺所合成的聚合物进行了初步表征,发现所得聚合物是具有线型和梯形结构单元混杂链芳杂环高分子。 5.对所得聚合物进行了热性能与电性能表征。聚邻苯二胺具有优良的热力学稳定性,在700℃的热失重只有30%左右;原子力显微镜静电力显微技术观察到所得聚合物材料表面的电荷分布情况;在材料学意义上得到了一些有用的实验数据。 6.原子力显微观察跟踪在血红蛋白在反相微乳液中催化邻苯二胺的聚合反应,发现所得到的原始聚合物为纳米级分散的、粒度均匀的邻苯二胺聚合物微球。


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