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转铁蛋白与重金属离子Cd~（2+）、Zn~（2+）结合反应的方波极谱法研究

作　者: 黄苇苇
导　师: 刘德龙
学　校: 河北师范大学
专　业: 无机化学
关键词: 转铁蛋白重金属离子方波极谱法 Cd2+ Zn2+
分类号: Q51
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

转铁蛋白（transferrin,Tf）是一类存在于血清中,具有转运Fe³⁺的铁结合蛋白,它通过与细胞表面转铁蛋白受体（TfR）结合,将其携带的铁转入细胞内。转铁蛋白的分子量约为80kD,由含有680氨基酸的单一多肽链构成,并含有15个二硫键,C-端的二硫键多于N-端。转铁蛋白具有两个相似的Fe³⁺结合位点,分别位于分子的C-和N-端半分子。Tf-Fe在pH=7.4-10时是稳定的,pH=6.5时开始解离,pH=4.0时完全解离。在Tf与Fe³⁺的结合过程中,需要相应的阴离子作配基,主要是碳酸根或碳酸氢根。阴离子的主要作用是在Tf与Fe³⁺之间提供配位键,形成Fe³⁺-Tf-CO32-,使两者结合更加稳定,同时可以使Fe³⁺不与水结合,Tf每结合一个金属离子释放三个H⁺。近年来,环境污染日益严重,越来越多的重金属离子被引入生物链,因此研究重金属离子与生物分子的相互作用就具有重要的意义。实验证实,在血液中人血清脱铁蛋白的铁结合部位仅有30%被Fe³⁺所占据,因此转铁蛋白可以参与其它金属离子的运送。那么转铁蛋白与重金属离子的结合（Tf-M）就可能具有介导重金属离子的毒性作用,因而有必要深入研究转铁蛋白与重金属离子的相互作用。镉,锌和铁同属于过渡族金属元素,具有相似的化学性质。镉,锌进入生物体后将有可能占据或取代铁的位置,从而影响一系列的生物功能。基于Cd²⁺和Zn²⁺具有高灵敏度的方波极谱信号的特点,论文探讨利用方波极谱法研究了Tf与重金属离子Cd²⁺和Zn²⁺的结合情况。实验概括起来有以下几方面:1.利用方波极谱法研究了在pH=7.4时,Tf与Cd²⁺的结合情况。实验表明,在pH=7.4,Tf-Cd²⁺体系中,方波极谱法测得游离Cd²⁺的浓度小于加入Cd²⁺的浓度,说明两者发生了结合。在浓度为10μmol/L的Tf溶液中,逐渐增加Cd²⁺的浓度,使两者浓度比/0,0.2,0.4,,62=…C Cd + CTf。实验结果表明在/0.8≤CC d + CTf的范围内检测不出体系中游离Cd²⁺的浓度,Cd²⁺几乎定量结合在Tf分子上,两者结合速率较快,结合力较强,Cd²⁺进入了Tf的强结合位点。当CC d /CTf>0.8时,测得游离Cd²⁺的浓度逐渐增大,说明Tf与Cd²⁺的结合速率减慢,结合力下降,Cd²⁺进入了Tf的弱结合位点。随着加入Cd²⁺浓度的增大,配位数也增大,最大值约为1.2,说明该体系在此浓度的范围内,Tf可以结合两个Cd²⁺,但不被Cd²⁺所饱和。利用单纯形优化算法计算Tf逐级结合Cd²⁺的常数分别为lgK1=6.57,lgK2=3.73。2.利用方波极谱法研究了在pH=7.4时,Tf与Zn²⁺的结合情况。实验表明,在pH=7.4,Tf-Zn²⁺体系中,方波极谱法测得游离Zn²⁺的浓度远小于加入Zn²⁺的浓度。在浓度为10μmol/L的Tf溶液中,逐渐增加Zn²⁺的浓度,使两者浓度比/=0,0.2,0.4,…,20C Zn 2 +CTf。实验结果表明,当/≤C Zn2 +CTf1时,检测不出体系中游离Zn²⁺的浓度,这说明在此浓度范围内Zn²⁺与Tf结合力较强,几乎定量结合,而当CZ n /CTf²⁺>1时,开始检测到Zn²⁺的还原电流。说明Tf至少可以结合强一个Zn²⁺。但是该体系较复杂,Zn²⁺的还原峰电位向负方向移动了约30mV,方波极谱信号比同浓度Zn²⁺单独存在时弱很多,可见体系中Tf的存在影响了Zn²⁺的还原速率以及汞电极的双电层性质,因此不能用校正曲线的方法求出该体系中的Zn²⁺的准确浓度和是否继续结合的信息,还需其他方法对此进一步验证和解释。3.利用方波极谱法研究了在pH=7.4时,Tf与Pb²⁺的结合情况。实验表明,在pH=7.4,Tf-Pb²⁺体系中,没有检测到Pb²⁺的极谱信号。4.缓冲溶液中是否加入NaHCO 3对体外研究此实验基本没有影响。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 转铁蛋白  10-22
  1.1 转铁蛋白的结构及理化性质  10-15
  1.2 转铁蛋白的存在及其生物学功能  15-17
  1.3 转铁蛋白与金属离子相互作用及研究进展  17-20
  1.4 转铁蛋白作为药物载体的研究进展  20-22
2 方波极谱法的原理和特点  22-24
  2.1 原理  22
  2.2 特点  22-24
3 实验方法  24-26
  3.1 仪器与试剂  24
  3.2 溶液的配制  24-25
  3.3 TF 与CD~(2+)、ZN~(2+)的结合反应  25-26
4 TF 与CD~(2+)结合反应的结果与分析  26-35
  4.1 CD~(2+)的方波极谱校正曲线  26-28
  4.2 TF 与CD~(2+)结合反应的方波极谱法测量  28-35
5 TF 与ZN~(2+)结合反应的结果与分析  35-42
  5.1 ZN~(2+)的方波极谱校正曲线  35-37
  5.2 TF 与ZN~(2+)结合反应的方波极谱法测量  37-42
6 TF 与其他金属离子结合反应的结果与分析  42-46
  6.1 Pb~(2+)的方波极谱校正曲线  42-44
  6.2 TF 与Pb~(2+)结合反应的方波极谱法测量  44-45
  6.3 结论  45-46
7 缓冲溶液是否加入NAHCO_3 对实验的影响  46-48
  7.1 对TF 与CD~(2+)结合的影响  46
  7.2 对TF 与ZN~(2+)结合的影响  46-47
  7.3 结论  47-48
结论  48-49
参考文献  49-55
后记  55-56
攻读学位期间取得的科研成果清单  56

转铁蛋白与重金属离子Cd~（2+）、Zn~（2+）结合反应的方波极谱法研究

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