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《电解质溶液中牛血清白蛋白分子相互作用的动态光散射研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第32卷分析化学(FENXIHUAXUE) 研究报告第11期2004年11月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1421～1425电解质溶液中牛血清白蛋白分子相互作用的动态光散射研究3李军锋 邢 达 李绍新(华南师范大学激光生命科学研究所,广州510631)摘 要 溶液中粒子的扩散系数对浓度的依赖关系主要取决于粒子在溶液中所占的体积分数和粒子间的排斥与吸引作用力,这种依赖关系可以通过作用参数λ来表示。本研究利用动态光散射技术测量了不同离子强度下牛血清白蛋白分子的扩散系数,求出了相应条件下的λ值。结果表明,在低离子强度下,λ是正值
2、,蛋白质分子间的作用以排斥力为主,随着离子强度的逐渐增大,λ变为负值,蛋白质分子间的作用以吸引力为主,当离子强度大于0.5mol/L的时候,蛋白质开始发生聚集。利用DLVO理论的两体硬球相互作用模型解释了蛋白质分子间相互作用的变化规律:随着离子强度的增加,静电斥力被屏蔽,范德华分子作用力起主要作用。根据值与离子强度变化的相关性,回归出了蛋白质参数:在实验条件下,蛋白质所带的有效电荷ZP=-9.0e、Hamaker常量AH=2.8kBT。实验结果表明:动态光散射技术可以有效地用来研究蛋白质分子间的相互作用。关键词 动态光散射,蛋白质相互作用,扩散系数,作用参数1
3、引 言长期以来,水溶液中蛋白质的相互作用问题是人们研究的热点,而蛋白质的聚集问题尤其引人注目,这是因为蛋白质的聚集跟晶体的制备和某些疾病的形成有着密切联系。首先,高质量的蛋白质晶体对于晶体结构的分析是至关重要的,而蛋白质晶体的制备关键是使溶液中蛋白质分子不断地聚集到形成的晶核上,然后从溶液中沉淀出来。但是,聚集条件与温度、pH值、盐浓度及蛋白浓度等很多因素有关,使得这一过程相当复杂。目前,许多生物大分子的晶体培养工作仍很困难;其次,在病理上,几种严重危害人类身体健康的疾病主要是由蛋白质的聚集造成的。例如,白内障的产生是由于眼球晶状体中的α2晶体蛋白聚集导致光的
4、强烈散射造成的,镰刀状细胞贫血症是由于异常血红蛋白聚集成纤维状导[1]致红细胞变形破碎造成的。蛋白质的聚集过程是一个分子间相互作用的过程,如果能够清楚蛋白质分子间的相互作用是如何依赖实验条件的变化,基于蛋白质的基本特征提出具有预见性的蛋白质相互[2]作用模型是非常有意义的。最近Wu等通过测量牛血清白蛋白在高离子强度水溶液中的渗透压的变化,来研究蛋白分子的相互作用情况,实验的结果通过硬球作用模型取得了半定量的解释。本研究利用动态光散射技术,研究了牛血清白蛋白分子的扩散系数在不同离子强度溶液中随蛋白质浓度的变化情况。通过扩散系数的变化分析了分子间作用力的变化,采用D
5、LVO理论的两体硬球相互作用模型解释了蛋白质分子间的相互作用随离子强度变化的相关性。2 原 理2.1 动态光散射技术动态光散射技术是借助光子相关原理,检测因布朗运动而产生的散射光强的涨落,从而得到散射质[3]点动态行为的信息。对于无限稀释的溶液,通过分析散射光强的自相关函数,可以得到分子的平动扩散系数D0,而D0与自由运动分子的流体力学半径是相联系的:kBTD0=(1)6πηr 式中kBT是热力学能量,η是溶剂的粘滞系数,r是流体力学半径。2003212208收稿;2004205209接受本文系国家重大基础研究前期专项基金(No.2002CCC00400)、
6、国家自然科学基金(No.60378043)和广东省自然科学基金(No.015012)资助项目©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第11期李军锋等:电解质溶液中牛血清白蛋白分子相互作用的动态光散射研究14272.2 一阶作用参量[4]对于浓的大分子溶液,在流体动力学作用范围内,扩散系数与体积分数的关系为:22+D=D0[1+λφ+ο(φ)]+⋯⋯]=D0[1+λν+λο+λA+λs+λD)φ+Ο(φ)⋯⋯](2)D0是无限稀的扩散系数,φ是体积分数,λν和λο代表Virial
7、和Oseen项,λΑ和λs代表自我作用和短程[5,6]作用,λD代表偶极子项,这些贡献可以用密度分布函数g(r)来表示:3∞2λν=-3∫[g(r)-1]rdr,(3)a03∞λ0=2∫[g(r)-1]rdr,(4)a03∞9a5a62λA=-3∫[()-()g(r)rdr,(5)a08r4r75∞g(r)4λs=a∫5dr,(6)40rλD=1,(7)[7,8]密度分布函数g(r)和平均作用力相互作用势W(r)通过下式联系:-W(r)/kTg(r)=eB(8)因此,如果W(r)可以理想估计到,g(r)就可以求出,从而求得作用参数λ。2.3 作用能[9]在稀的电
8、解质水溶液中,蛋白2蛋白
