不同功能化修饰的碳纳米管对肌红蛋白构象的影响

作     者：周霜 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈明;童设华

授予年度：2019年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 070303[理学-有机化学] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：碳纳米管 肌红蛋白 紫外-可见吸收光谱 荧光光谱 圆二色谱 

摘      要：纳米材料是一种纳米级新型材料,其在光、电、热、力学、机械等物理化学方面展现了奇特的性能,这使得纳米技术迅速地渗透到各个研究领域,并引起了国内外众多科学家的广泛关注,也成为当前最热门的研究热点。碳纳米管是最具发展潜力的纳米材料之一,其广泛应用使得在环境中出现的概率日益增加,它们对人体生理健康和生活环境的影响也越来越大。蛋白质是一种复杂的有机大分子,是构成细胞的基本物质,是生命活动的主要承担者。生物体中的各个反应都需要蛋白质的参与,碳纳米管具有直接进入到生物体内或者间接地通过气血屏障进入其中的特性,而这一特性使得蛋白质与碳纳米管能发生相互作用,引起蛋白质结构的改变进而影响到蛋白质的生物学功能甚至生物体的生命安全。因此,对碳纳米管与生物体中蛋白质的相互作用进行研究具有重要意义。本论文利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、同步荧光光谱和圆二色谱等方法研究了不同温度下原始单壁碳纳米管、羧基化单壁碳纳米管、羟基化单壁碳纳米管、原始多壁碳纳米管、羧基化多壁碳纳米管和羟基化多壁碳纳米管六种碳纳米管与肌红蛋白相互作用的机理。实验结果表明,六种碳纳米管均使得肌红蛋白的紫外吸收增强,峰位红移移,这说明六种碳纳米管均与肌红蛋白发生了较强的相互作用;荧光发射光谱中,肌红蛋白的荧光强度降低,这表明六种碳纳米管和肌红蛋白发生了荧光猝灭现象且这六种碳纳米管对肌红蛋白的荧光猝灭机制属于动静态相结合的猝灭类型;计算了不同温度下六种碳纳米管与肌红蛋白相互作用体系的结合常数、结合位点和热力学参数;研究了两者的相互作用力类型且发现了这些反应均是一个自发的过程;同步荧光光谱和圆二色谱分析表明原始、羟基化和羧基化单壁碳纳米管对肌红蛋白中α-螺旋的含量分别从57.04%降低为42.87%、51.41%和46.92%,而原始、羟基化和羧基化多壁碳纳米管增加了肌红蛋白中α-螺旋的含量分别从15.02%到23.82%、22.97%和28.02%,这说明六种碳纳米管均改变了肌红蛋白的二级结构,使得肌红蛋白的主肽链发生去折叠或重排。