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乙酰胆碱酯酶和香豆素460生物缀合物的传感性与分子对接

作　者: 蒋娟娟
导　师: 张耀东
学　校: 陕西师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 乙酰胆碱酯酶香豆素460 有机磷生物缀合物
分类号: Q503
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

两个或两个以上具有生物活性的分子连接起来形成一个新的复杂的生物缀合物。生物缀合物具有各个组成分子的性能。生物缀合物技术几乎影响到生命科学的各个领域,应用交联反应构建新颖独特的缀合物系统使得灵敏测定生物体内的目标分子及生物过程的分子调节成为可能。生物缀合物也能够作为探针探测特定细胞组分的定位,并用于疾病的治疗。分子对接是研究配体与受体之间相互作用及虚拟筛选的有效工具,在药物合理设计中起着非常重要的作用。进行分子对接时,先将受体表面特征化,寻找受体的活性位点,然后把底物放入受体的活性口袋中,通过几何匹配搜索构象,然后根据打分函数评价匹配是否合适。本论文对乙酰胆碱酯酶(AChE)和香豆素460形成的生物缀合物进行了研究,并研究应用该生物缀合物荧光法检测有机磷。利用分子对接法模拟乙酰胆碱酯酶与其配体的结合,在理论上探讨AChE与其配体的相互作用机制。本论文由三章组成：第一章为绪论,介绍了有机磷的危害和现状及检测有机磷残留方法的研究进展。在此基础上确定了本论文的选题思路和研究内容。第二章为实验部分。在pH=7.5的磷酸缓冲溶液中,AChE和香豆素460以静电作用形成生物缀合物。对氧磷可使生物缀合物的荧光强度增强。根据荧光强度变化值,计算了香豆素460在AChE上的结合位置到发光基团色氨酸残基的距离,同时也计算了AChE与香豆素460的结合常数及香豆素460-AChE生物缀合物与对氧磷的结合常数。香豆素460在AChE上的结合位置距色氨酸残基距离r=2.61nm(<7nm),试验结果也表明AChE与香豆素460间可发生荧光共振能量转移。AChE与香豆素460的结合常数ka=7.936×103,香豆素460-AChE生物缀合物与对氧磷的结合常数ka=5.12×106。利用该生物缀合物对对氧磷进行检测的线性响应范围为0.3μg·L-1-20μg·L-1,检出限为0.09μg·L-1,从而建立了测定对氧磷的方法。第三章为分子对接研究。用分子对接软件GOLD研究了AChE与香豆素460,及其与对氧磷分子的相互作用。结合模型显示,香豆素460与AChE的外周阴离子位点Trp84产生π-π堆积,质子化氮原子与Ser124形成氢键；而对氧磷与AChE疏水位点Phe330产生阳离子-π作用,氧原子与Tyr130和Gly117形成氢键,得分分别为46.50和53.83。本论文的研究为AChE与其抑制剂的相互作用模式建立了一种理论和实验研究模型,可用于筛选用于治疗的AChE抑制剂,并研究其作用方式。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-19
  1.1 研究背景  9-13
    1.1.1 有机磷简介  9-10
    1.1.2 有机磷残留检测技术  10-13
      1.1.2.1 有机磷残留的传统检测技术  10-12
      1.1.2.2 农药残留快速检测技术  12-13
  1.2 基于乙酰胆碱酯酶(AChE)有机磷的生物传感器  13-16
    1.2.1 电位型胆碱酯酶生物传感器  13-14
    1.2.2 电流型胆碱酯酶生物传感器  14-15
      1.2.2.1 电流型胆碱酯酶生物传感器的基本原理  14
      1.2.2.2 电流型胆碱酯酶生物传感器的应用  14-15
    1.2.3 光纤型胆碱酯酶生物传感器  15
    1.2.4 其他类型的乙酰胆碱酯酶生物传感器  15-16
  1.3 分子纳米级生物传感器  16-17
  1.4 本论文的选题思路及研究内容  17-19
第2章乙酰胆碱酯酶和香豆素460生物缀合物的传感性  19-41
  2.1 引言  19-22
    2.1.1 乙酰胆碱酯酶的结构  19-20
    2.1.2 乙酰胆碱酯酶抑制剂  20-21
    2.1.3 香豆素460  21-22
  2.2 荧光分析法基础  22-25
    2.2.1 荧光分析法的基本理论  22-23
      2.2.1.1 荧光量子产率  23
      2.2.1.2 荧光与分子结构的关系  23
    2.2.2 荧光分析法的种类和应用  23-25
      2.2.2.1 荧光共振能量转移  23-24
      2.2.2.2 流动注射荧光法  24
      2.2.2.3 荧光猝灭  24-25
  2.4 本章基本思路  25
  2.5 实验部分  25-39
    2.5.1 仪器与试剂  25-26
    2.5.2 实验方法  26-29
      2.5.2.1 生物缀合物的制备  26
      2.5.2.2 对氧磷的检测  26
      2.5.2.3 二级结构变化  26-27
      2.5.2.4 结合常数的测定  27-29
    2.5.3 结果与讨论  29-39
      2.5.3.1 对氧磷对生物缀合物荧光强度的影响  29
      2.5.3.2 荧光共振能量转移  29-31
      2.5.3.3 香豆素460与色氨酸的距离  31-32
      2.5.3.4 二级结构变化  32-34
      2.5.3.5 结合常数的测定  34-37
      2.5.3.6 实验条件的优化  37-38
      2.5.3.7 线性范围和检出限  38-39
  2.6 本章小结  39-41
第3章乙酰胆碱酯酶与香豆素460的分子对接  41-49
  3.1 分子对接的简介  41
  3.2 研究方法与内容  41-43
    3.2.1 分子对接方法的基本原理  41-42
    3.2.2 分子对接的分类  42
    3.2.3 分子对接的内容  42-43
      3.2.3.1 AChE的构象获取  42-43
      3.2.3.2 配体小分子的获取及结构优化  43
      3.2.3.3 分子对接与虚拟筛选  43
      3.2.3.4 图形展示及数据分析  43
  3.3 结果与讨论  43-47
    3.3.1 乙酰胆碱酯酶与对氧磷的构象图  43-45
    3.3.2 乙酰胆碱酯酶与香豆素460的分子对接  45
    3.3.3 乙酰胆碱酯酶与对氧磷的分子对接  45-46
    3.3.4 乙酰胆碱酯酶与香豆素460和对氧磷的分子对接  46-47
  3.4 本章小结  47-49
总结  49-51
参考文献  51-67
致谢  67-69
攻读硕士学位期间的研究成果  69

乙酰胆碱酯酶和香豆素460生物缀合物的传感性与分子对接

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