瑞利光散射光谱法研究牛血红蛋白与镝(ⅲ)的相互作用

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1、瑞利光散射光谱法研究牛血红蛋白与镝（Ⅲ）的相互作用常希俊张莉作者简介：常希俊（1945-），男，教授，博士研究生导师。①通讯联系人，09318912422(办)09313730483(手机)，E-mail:penny515122@sina.com王邃杨芳(兰州大学化学化工学院，甘肃兰州730000)摘要在近生理条件pH=7.40时，牛血红蛋白和Dy（Ⅲ）的光散射强度均十分微弱，当两者相互作用后，光散射强度急剧增强，最大散射峰分别位于380nm和470nm处，并研究了此反应的影响因素和适宜的反应条件；在此条件下结合紫外可见吸收光谱，发现牛血红蛋白与Dy（Ⅲ）

2、在不同浓度条件下相互作用，均是定量作用，并有很好的线性关系，但其光散射光谱和紫外光谱的峰值变化均有不同，我们可以推断出稀土离子浓度不同，血红蛋白与Dy（Ⅲ）的作用机理不同，并探讨了其作用机理。关键词牛血红蛋白，Dy（Ⅲ），瑞利光散射，紫外可见吸收光谱0引言蛋白质是生命体所必不可少的生命基础物质，是生命机体进行各种生理活动的主要承担者。蛋白质的功能与其结构构象密切相关，有什么样的结构就有什么样的功能，反之亦然。蛋白质某种功能的激活或维持往往与一些生命元素或有益元素的作用密切相关，而这些元素大多是金属元素。研究金属元素同蛋白质的相互作用，特别是金属元素在近生理

3、环境条件下同蛋白质的相互作用及作用前后蛋白质的构象变化，阐明某种金属元素的作用机理，从而为从分子水平上研究微量元素对人体健康的影响，预防中毒及环境污染治理等有重要意义。目前，研究蛋白质与金属离子作用的方法，常见于荧光法[1]，紫外差光谱法[2]，微透析取样法[3]等。本文运用瑞利光散射这一新技术[4]研究了稀土元素镝（Ⅲ）与牛血红蛋白相互作用的光谱特征、适宜的反应条件和影响因素，并在此反应条件下结合紫外可见吸收光谱研究了稀土元素镝（Ⅲ）与牛血红蛋白的相互作用，初步探讨了其相互作用的机理。1实验部分1.1仪器与试剂10RF-540型荧光分光光度计（日本岛津公

4、司）；UV-240型紫外—可见分光光度计（日本岛津公司）；SHZ-88-1台式水浴恒温振荡器（中国江苏）；pHS-10C型酸度计（中国萧山）。牛血红蛋白（Hb）,上海生物化学研究所,配成1mg·ml-1的溶液，置于4℃的冰箱保存。氧化镝，用浓盐酸加热小心溶解，待蒸发近干，配制成1mg·ml-1的储备液，实验时稀释成1.0×10-3mol·L-1的溶液。缓冲溶液为硼酸-硼砂-NaCl、乙酸-乙酸钠，常法配置，并在pHS-10C型酸度计上校正其准确的pH值。配制1mol·L-1和0.1mol·L-1的NaCl溶液。1.2实验方法于10ml的比色管中依次加入1.

5、0×10-3mol·L-1的Dy（Ⅲ）溶液、pH=7.40的硼酸-硼砂-NaCl的缓冲溶液和一定量的牛血红蛋白溶液，并用缓冲溶液稀释至刻度，置于水浴振荡器中恒温反应一定时间，然后用RF-540荧光仪在300～600nmλex=λem时扫描得瑞利光散射光谱。2实验结果2.1光谱特征Hb、Dy（Ⅲ）溶液及Hb和Dy（Ⅲ）混合后的RLS光谱见图1。由图可见，Hb和Dy（Ⅲ）的RLS信号很弱，但在Hb溶液中加入一定量的Dy（Ⅲ）后能引起RLS信号急剧增强，并在380nm和470nm处产生较强的RLS信号（图1）。故出现的增强RLS现象自于Hb和Dy（Ⅲ）的相互作用

6、。在弱碱性条件下，带正电荷的Dy（Ⅲ）与蛋白质中的带负电荷的部分氨基酸残基[5]通过静电作用，使Dy（Ⅲ）聚集在蛋白质分子表面，从而形成大的颗粒，导致剧烈RLS增强。10图1Hb与Dy（Ⅲ）相互作用的RLS光谱Fig.1TheRayleighlightscattering(RLS)spectraofHemoglobinandDysprosium（Ⅲ）Hb0.1mg·ml-1;Dy（Ⅲ）3.0×10-5mol·L-1;pH=7.401.Hb;2.Dy（Ⅲ）;3.Hb-Dy（Ⅲ）.2.2反应条件的优化2.2.1反应时间与稳定性室温下，Hb和Dy（Ⅲ）混合在震荡

7、器中反应两个小时后，RLS在380nm和470nm的峰值基本不变，反应趋于稳定，且在30mins稳定，随后稍有下降。实验控制在2小时为最佳反应时间。2.2.2反应温度的影响随着温度的升高，△IRLS降低。这是因为离子缔合物之间的静电引力和疏水作用均是弱结合力，温度上升增加了分子的热运动，从而降低了离子缔合的作用力，所以△IRLS随温度的增加而降低。实验控制在25℃下进行。2.2.3酸度的影响酸度对Hb-Dy（Ⅲ）体系的RLS强度的影响结果见图2。由图2可见，当溶液的pH改变时，Hb-Dy（Ⅲ）体系的RLS强度有所不同。当pH=6.0～8.0时，Hb-Dy（

8、Ⅲ）体系的RLS强度稳定且灵敏度很高。这是因为在pH=6.0～8.