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离子液体诱导溶菌酶结晶及机理研究

作　者: 姜萍萍
导　师: 周志江；王占忠
学　校: 天津大学
专　业: 生物化工
关键词: 离子液体 溶菌酶 初级成核 热动力学 机理分析 晶习预测
分类号: O629.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 66次
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内容摘要


随着生物技术的发展,蛋白质等生物大分子药物不断涌现,其独特的功能特性越来越受到人们的重视。蛋白质结晶过程复杂,影响因素多,且蛋白质晶体体积较小,脱水易碎裂,对X-射线的衍射能力相对较弱,并且对温度特别敏感,长时间暴露在辐射下晶体会损坏。制备适合X-射线衍射的蛋白质晶体是蛋白质结晶的主要技术瓶颈之一,严重制约着蛋白质工程等新型生物技术的发展。离子液体是指在室温下呈液态的盐类化合物。离子液体在催化领域取得了广泛的应用,在许多的分离过程中被称作“绿色溶剂”。本文就是以溶菌酶为实验对象,研究[C4mim]BF4,[C4mim]Cl,[C4mim]Br,[bmim]I四种离子液体对溶菌酶结晶过程及晶体性质的影响,并对结晶机理进行初步探讨。实验采用紫外分光光度法测量了溶菌酶的溶解度,及不同离子液体添加剂对溶解度的影响,并与溶解度经验方程相关联;使用激光动态法测量了离子液体对溶菌酶结晶诱导期的影响,并计算出表面张力和初级成核速率。利用差示扫描量热仪（DSC）及各种热动力学分析方法对溶菌酶晶体热变性及热降解过程进行了热动力学研究,用模型函数法（model-fitting method）和无模型函数法（model-free method）求解动力学方程。采用冷却结晶获得溶菌酶晶体,通过光学显微镜,偏光显微镜及XRD谱图、傅立叶转换红外谱图、拉曼谱图对离子液体诱导溶菌酶结晶的机理进行了分析和探讨,添加离子液体诱导溶菌酶结晶使溶菌酶晶体形态改变,并且XRD分辨率改善;利用实时在线拉曼光谱仪分析不同离子液体添加剂下过饱和度对溶液中溶菌酶分子结构及分子间作用力的影响;对获得的溶菌酶晶体进行生物活性的测定,研究离子液体作为添加剂诱导溶菌酶结晶对其晶体活性的影响,实验结果表示离子液体作用下,溶菌酶晶体的活性提高。在实验的基础上使用Material Studio软件Morphology模块中BFDH、Growth Morphology模型对溶菌酶的理论晶习进行预测,预测结果与实验获得两种晶型溶菌酶晶体形状基本一致。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 前言  8-18
  1.1 蛋白质结晶  8-11
    1.1.1 蛋白质结晶学的发展  8-9
    1.1.2 蛋白质结晶过程及其方法  9-10
    1.1.3 蛋白质结晶的影响因素  10-11
  1.2 溶菌酶  11-14
    1.2.1 溶菌酶简介  11
    1.2.2 溶菌酶的性质和结构特点  11-12
    1.2.3 溶菌酶结晶的研究  12-13
    1.2.4 溶菌酶的晶型  13-14
  1.3 离子液体  14-16
    1.3.1 离子液体的简介  14-15
    1.3.2 离子液体的组成与性质  15
    1.3.3 离子液体诱导蛋白质结晶方面的应用  15-16
  1.4 本文研究工作  16-18
第二章 离子液体作用下溶菌酶溶解度及初级成核的研究  18-46
  2.1 文献综述  18-27
    2.1.1 相平衡理论  18-20
    2.1.2 溶解度和过饱和度  20-23
    2.1.3 诱导期  23
    2.1.4 初级成核理论  23-26
    2.1.5 晶体表面生长机理  26-27
  2.2 实验研究  27-30
    2.2.1 仪器及试剂、药品  27-28
    2.2.2 实验装置及操作步骤  28-30
  2.3 结果与讨论  30-45
    2.3.1 溶解度  30-39
    2.3.2 诱导期及界面张力  39-44
    2.3.3 初级成核速率  44-45
  2.4 本章小结  45-46
第三章 离子液体诱导溶菌酶结晶晶体的热动力学分析  46-68
  3.1 理论基础  46-52
    3.1.1 热动力学分析的理论  46-49
    3.1.2 热分析动力学方法  49-52
  3.2 实验研究  52
    3.2.1 药品与试剂  52
    3.2.2 实验操作条件  52
  3.3 结果处理与分析  52-66
    3.3.1 溶菌酶晶体的热分析  52-58
    3.3.2 溶菌酶晶体的热动力学分析  58-66
  3.4 本章小结  66-68
第四章 离子液体诱导溶菌酶结晶的机理分析  68-87
  4.1 实验研究  68-70
    4.1.1 晶体的制备  68
    4.1.2 晶体的分析表征  68-69
    4.1.3 晶体酶活性的测定  69-70
  4.2 结果与讨论  70-85
    4.2.1 溶菌酶晶体的X-射线粉末衍射图谱  70-74
    4.2.2 红外光谱分析  74-76
    4.2.3 拉曼光谱分析  76-80
    4.2.4 实时在线拉曼光谱分析  80-84
    4.2.5 溶菌酶活性的测定  84-85
  4.3 本章小结  85-87
第五章 溶菌酶晶体结构及晶体生长的计算机模拟  87-104
  5.1 文献综述  87-95
    5.1.1 晶体结构  87-90
    5.1.2 晶体晶习  90-95
    5.1.3 模拟软件介绍  95
  5.2 结果与讨论  95-102
    5.2.1 正交晶系的模拟  95-99
    5.2.2 单斜晶系的模拟  99-102
  5.3 本章小结  102-104
第六章 结论  104-106
参考文献  106-112
发表论文和参加科研情况说明  112-113
致谢  113

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 有机化学 > 天然化合物 > 酶、激素
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