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变性牛血清蛋白在疏水界面上置换吸附焓及构象变化的研究

高环  
【摘要】: 本课题以牛血清蛋白(BSA)为研究对象,用精密量热法测定25℃时硫酸铵((NH_4)_2SO_4)浓度为2.1mol·L-1,不同变性剂盐酸胍(GuHCl)浓度条件下和盐酸胍浓度为1.8mol·L-1,不同硫酸铵浓度条件下,BSA在高效疏水相互作用色谱填料(端基为PEG-600)表面吸附时的置换吸附焓,结合摇床法测得的相应条件下的吸附等温线,按照液/固吸附计量置换理论(SDT-A)及其热力学,得到BSA在PEG-600表面吸附时的热力学函数ΔH、ΔS、ΔG及其分量,同时结合差示扫描量热法(DSC)测定吸附态BSA的热稳定性,傅里叶变换红外光谱(FTIR)测定吸附态BSA二级结构元素的含量,探讨盐酸胍和硫酸铵对变性BSA在适度疏水表面折叠时的构象变化影响规律,为寻找变性蛋白在疏水表面的最佳折叠路径提供理论依据。 吸附等温线测定结果表明,盐酸胍的加入降低了BSA在PEG-600表面的吸附量,而硫酸铵的加入则使吸附量增加。FTIR和DSC研究结果表明,随着盐酸胍浓度或硫酸铵浓度的增加,吸附态BSA在PEG-600表面吸附时得到的有序结构逐渐增加。在固定的体系中(固定的盐酸胍和硫酸铵浓度下),随着表面覆盖度的增加,虽然FTIR结果表明吸附态BSA得到的有序二级结构减少,但DSC结果显示吸附态BSA的热稳定性逐渐增加,表明吸附态BSA得到的总的有序结构仍然是增加的。 量热法测定的置换吸附焓变ΔH和计算得到的熵变ΔS、吉布斯自由能变ΔG均为负值,表明变性BSA在PEG-600表面的吸附可自发进行且为焓驱动过程。通过对热力学函数的分析可知,盐酸胍对吸附的四个次级过程的影响不同,盐酸胍的加入降低了BSA分子与疏水表面之间的吸附亲和(次级过程(a))与去水合(次级过程(c)),促进了变性BSA在疏水吸附剂表面的折叠(次级过程(b))与BSA分子内部的去水合(次级过程(d)),这两个相反的作用的综合结果使得吸附的热力学函数ΔH,ΔS和ΔG及其净吸附分量ΔHA,ΔSA和ΔGA呈现非单调的变化,其绝对值都先增大后减小,在盐酸胍浓度为0.6 mol·L-1时有最大值。而硫酸铵的加入对四个次级过程都有极大的推动作用。随着体系中硫酸铵浓度的增加,热力学函数及其净吸附分量和净解吸分量的绝对值都单调增加。


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