磁场对大分子构象的影响研究进展

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1、万方数据高分子通报2005年10月磁场对大分子构象的影响研究进展李红1’2胡道道H房喻1王明珍1(1陕西师范大学化学与材料科学学院，西安2西安工程科技学院，西安710004)高改玲1710062；摘要：对近年来有关磁场对大分子构象的影响研究进展进行了较全面综述。关键词：磁场；大分子；构象过去化学家认为化学反应的进行取决于体系的能量，化学反应的最终结果直接决定于参与反应的各种分子所具有的能量，热量、光能和电能是激发化学反应发生的手段。磁场的能量与反应所需活化能相比是微不足道的。因此，磁场似乎不可能影响化学反应。早在1971年美国布朗大

2、学的劳勒教授就指出，处于磁场中的化学反应体系，反应物的未成对电子的自旋将受到影响，从而影响了体系的熵，进而影响化学反应进程。大量的研究结果表明：磁场对化学领域所涉及的许多方面产生影响。由于自由基及单电子对磁场具有敏感性，因此，磁场对涉及这些粒子参与过程有较为明显的影响。例如，磁场对自由基引发聚合反应产生影响n。]，以及磁场对分子发光行为产生影响№柚。。除此之外，磁场对溶剂的有关物理参数及溶质在其中的结晶行为的影响也进行了广泛的研究u¨191。随着磁场在化学领域应用研究中的不断深入，有关研究内容更加广泛，磁场对催化反应以及电聚合反应影

3、响也有文献报道[如屹J。尤其是近年来有关磁场在生物医学方面的应用研究更是倍受各国科技工作者的关注∞埘]。有关这方面的研究涉及到生物医学的许多方面，其中磁性微球的生物医学研究在目标生物产品的分离、靶向给药、磁性微粒固定化酶及免疫分析等∞瑚】。有关磁粒在生物医学方面的研究文献多集中在应用上，而磁场对磁粒上的大分子的构象行为影响的研究文献很少。众所周知，生物大分子的构象是其生物活性的灵魂。因此，为了更有效地将磁粒应用于生物医学方面，研究磁场对生物大分子在固液界面上构象行为的影响是非常必要的。同时越来越多电器的使用加剧了我们生存空间的磁场强

4、度，磁场对有机体的作用研究也显得非常重要。另外，磁场对大分子构象影响可能引起大分子在空间的有序排列，这对于制备具有特殊性能的材料具有积极意义。本文仅将磁场对大分子构象行为的影响的有关研究文献给予综述，希望对上述研究具有一定借鉴意义。大分子的构象是组成分子的原子和基团由于链上多种弱相互作用使链在空间形成的某种排布方式。由于这些次级键的作用力很弱，因此，维系构象的作用力对外环境特别敏感。长期以来人们对外环境对大分子构象影响进行了广泛而深入地研究。这些外环境条件主要涉及温度、pH、盐度、溶液极性、电场及某些添加物等。正是基于维系构象的作用

5、力是弱的相互作用，具有施加弱作用力的磁场有可能成为影响大分子构象的新因素。因此，随着磁学在化学和生物医学领域研究中的应用，有关磁场对大分子构象的研究逐渐受到人们的重视。基于一切物质都具有或弱或强的磁性，任何空间都存在或低或高的磁场。现代科学的发展已经揭示出近自我们自身，远至天体和宇宙空间都存在磁场。最近的研究进一步说明在生命世界中上述论断的正确性。生物磁学涉及的面很广，这一研究领域的发展也极大促进了磁致生物效应，其中不乏涉及磁场致生物大分子结构效应。基金项目：国家自然科学基金(20173035)；教育部(03148)资助项目；作者简

6、介：李红(1972一)，西安人，西安工程科技学院环境与化工学院助教，主要从事高分子溶液等方面的研究*通讯联系人万方数据第5期高分子通报1磁场对酶活性及构象的影响近年来，人们对磁场影响生命活动和生物特性的研究日益深入，磁场对酶活性的影响已有一定文献报道。我国华东理工大学与湖南大学合作在这方面作了大量工作。较广泛地对磁场影响酶活性进行了研究。在对固定化乳酸脱氢酶的研究中发现，磁场对酶的影响表现在酶的稳定时间变短，酶活性降低的程度随着磁场强度的增大而增大，当场强达到0．230T时，活性降低百分率趋于稳定并接近最大值旧7。。对大肠杆菌及胞内

7、谷氨酸脱羧酶的研究中发现在不同的磁场强度、不同的作用时间下，磁化底物的影响并不一致。活性最高可达45．2％，且有滞后和恢复效应拉8I。磁场作用使碳酸酐酶活力升高，在210mT下作用4h，其活力增加了17％，随着磁化时间的延长，其磁场效应基本趋于一致。且观察到了磁酶效应的可逆性，实验还发现磁场使酶一底物反应的活化能降低㈦1。在磁场对固定化葡萄糖异构酶的研究中，发现在不同的磁化时间，温度，磁场强度和pH条件下磁化底物，使其活性增加可达28．6％。并且具有可逆性，但磁化固定化酶或磁场作用于酶一底物反应体系，未见酶活性的明显降低b⋯。以羧甲

8、基纤维素为底物评价纤维素酶活性，研究了不同条件下静磁场对酶活性及构象的影响。研究发现，以蛋白质分子中色氨酸荧光行为考察磁场对构象的影响。从荧光光谱最大波长发生红移，且荧光强度也有不同程度的增强。可见磁场作用下其构象发生了变化。但其变化