浅议cu(ⅱ)、zn(ⅱ)水溶液的微观结构及其对牛血清白蛋白构象的影响

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1、天津大学博士学位论文Cu（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）水溶液的微观结构及其对牛血清白蛋白构象的影响姓名：阎波申请学位级别：博士专业：环境科学指导教师：赵林20090801摘要铜和锌是人体必需的微量元素，具有广泛的生物功能。对其毒理作用已经作了很多有意义的研究。在铜和锌对人体的致病过程中，水作为溶剂和维持蛋白质构象的稳定起着至关重要的作用。本论文对Cu2+、zn2+对水分子团簇结构的影响和其水合离子结构进行了研究，并通过冷冻．解冻的方法改变其结构，进一步研究不同结构Cu2+和zn”水合离子和水分子团簇条件下牛血清白蛋白(BSA)构象的变化规律。论文主要包括以下几个部分：利用粘度法、核磁共振和拉曼光谱等

2、方法，研究-j'ZnCl2、AICl3、CuCl2和CuS04及其阴、阳离子对水分子结构的影响，这些化合物均具有促进水分子缔合，使水团簇加大的作用。阳离子对水结构的缔合促进作用程度为A13+>Zn2+>Cu2+，Cl’对水缔合的破坏作用大于SO。2．。三蒸水和不同浓度ZnCl2、A1C13、CuCl2溶液经冷冻处理后，水团簇变小，电导率增加，"O-NMR化学位移和半峰宽降低，这种结构可保持8小时左右。Cu2+和Zn2+水合离子随溶液浓度增加，第一水合层配位结构发生变化。Cu—O配位数介于3"--4之间，键长在1．92～1．98A之间。随溶液浓度增加，Cu2+原先结合O原子的位置被取代，配

3、位数减小，键长增加；zn—o配位数介于5---6之间，Zn—o键长在2．03～2．05A之间，随溶液浓度增加，水解络合物Zn(OH)。(H20)m(2m)所占的比例增大，配位数和键长均减小。Cu2+和Zn2+水溶液经冷冻．解冻处理后，溶液中自由水分子增多，金属离子水合效应增强，第一水合层配位结构发生明显变化。Cu—O配位数变大，键长变化无规律，热无序度增加：zn—O配位数和键长均变大。Cu2+和Zn2+与BSA有强的结合作用，随摩尔比的增加，对BSA氢键的破坏作用增强，同时由于Cu2+和Zn2+对水结构的促进作用，水分子与BSA之间的疏水作用降低，BSA的稳定性降低，Ot．螺旋结构含量逐

4、渐降低。对5．O×10击mol·L。BSA溶液，Cu2+与BSA的摩尔比为5～15，Zn2+与BSA摩尔比为10～15时，出现了由于Cu2+和zn2+对BSA疏水基团作用的增大，t／,．螺旋结构增加的中间构象状态。CuCl2和Zn(N03)2溶液经冷冻处理，在解冻后8小时内，引起BSA紫外吸收增色效应、红外光谱酰胺I带与酰胺II带的位移和CD谱的峰强度变化减弱，对0t．螺旋结构的氢键破坏作用降低，Ct．螺旋结构含量降低的程度变小。冷冻处理三蒸水后溶解BSA和CuCl2、Zn(N03)2反应，对BSA的构象影响明显。关键词：CuZn水团簇微观结构牛血清白蛋白构象ABSTRACTAsesse

5、ntialmicroelements，copperandzinchaveimportantbiologicalfunctionsforhumanbody．Therehadmanymeaningfulstudiesontheirtoxicologicaleffects．However,duringtheprocessofcausingdiseasestohumanbodybycopperandzinc，wateractasimportantrolewhichisthesolventandmaintainstheconformationstabilizationofproteins．Inth

6、isthesis．theeffectofCu2+、Zn2+onwaterclusterstructureandthestructureofitshydrmedionswerestudied．furthermore．thestructuresofwaterclusterandhydratedionswerechangedbyfreeze-thawdisposing，andthechangeruleofBSAconformationcorrelatedwithdifferentstructuresofwaterclusterandhydratedionswereinvestigatedtoo

7、．Thedetailedworkofthisthesishasbeensetoutasfollows：TheinfluencesofZnCl2、AICl3、CuCl2、Cu504andtheirindividualcationsandanionsonthewaterstructurewerestudiedwithviscositymeasurement、170．NMRandRamanspectra．Itwasprovedthatal