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基于链接化学的辣根过氧化酶固载及其直接电化学

作　者: 冉琴
导　师: 鲜跃仲
学　校: 华东师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 链接化学 辣根过氧化酶 直接电化学 分子自组装 H2O2 碳纳米管 重氮化合物
分类号: O646
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 62次
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内容摘要


氧化还原蛋白质的直接电子转移在许多生理过程(如光合作用、呼吸作用等)中起着关键作用,对氧化还原蛋白质直接电化学行为的研究是生命科学的基础,在很多领域均有重要的应用,如生物催化、生物传感器和生物燃料电池等,除此之外,还可以促进生物电化学、生物电分析化学、生物电子学等多学科的交叉发展,使人们对蛋白质的结构、功能及作用有更深入的了解。链接化学是K.B.Sharpless教授于2001年提出的一套强有力、极为可靠而又具有高选择性的化学合成方法,该方法通过杂原子的连接(C—-X—-C)快速合成新化合物及化合物库,用少量简单可靠和高选择性的化学转变来获得更广泛的分子多样性。链接化学自提出到现在,已在药物发现、高分子化学、生命科学等领域得到迅速发展,应用范围也越来越广泛。本论文将链接反应分别与分子自组装技术、纳米材料及重氮盐电化学还原方法分别相结合用于修饰电极,实现氧化还原蛋白质在固体界面的有序固载,并在此基础上研究蛋白质的直接电化学行为和电催化行为。第一章绪论介绍链接化学的基本概念、特点及反应类型,总结链接化学在药物研究、高分子化学、生命科学,尤其是在固体表面功能化等领域中的应用,在已有研究基础上,提出本论文的研究内容及研究意义。第二章HRP与炔基自组装膜的“链接”及其直接电化学将链接化学和分子自组装技术相结合,提出了一种方便可行的蛋白固定技术,首先,通过分子自组装技术在电极表面形成端基为炔基(R-C≡CH)的分子自组装膜,再将叠氮化HRP(N3-HRP)通过链接反应共价键合到自组装膜上,从而实现HRP在电极表面的活性固载。采用红外反射吸收光谱(RAIR)对合成的叠氮化HRP(N3-HRP)进行了结构表征,同时,采用表面增强拉曼光谱(SERS)、交流阻抗法(EIS)等对电极修饰过程进行了表征。实验结果表明,固载的HRP与电极之间能进行直接电子传递,并对H202表现出良好的电催化作用,对较低浓度的H202溶液具有很好的线性响应。第三章HRP与炔基化碳纳米管的“链接”及其直接电化学由于碳纳米管能促进电子传递,且具有较大的比表面积,本实验先通过自组装技术在电极表面修饰炔基化的碳纳米管,再将N3-HRP"链接”到碳纳米管上采用表面增强拉曼光谱及电化学方法对电极修饰过程进行表征,并在此基础上研究了HRP的直接电化学及对H202的电催化还原作用,实验结果表明,采用本方法固载的HRP能与电极间实现直接的电子传递,且对H202反应灵敏,响应的线性范围为5.0×10-6～8.0×10-4M,米氏常数为0.653mM。第四章HRP与4-乙炔苯的“链接,,及其直接电化学介绍了一种简易可行的“两步法”蛋白质固定方法,首先,通过电化学还原4-乙炔基苯重氮化合物在电极表面形成了端基为炔基(R-C≡CH)的单分子层膜；然后,将N3-HRP通过链接反应共价键合到炔基单分子膜上,从而实现蛋白质在固体表面的固载。电极修饰过程采用RAIR及一些电化学方法(如循环伏安法、交流阻抗法等)进行了表征,实验结果表明,本方法固载的蛋白质在电极表面上能保持其天然构型,且和电极之间能进行快速的直接电子转移,此外,固载HRP还对H202表现出良好的电化学催化还原活性,响应的线性范围为5.0×10-6～9.3×10-4 M.

全文目录


论文摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
第一章 绪论  13-38
  1. 链接化学的基本概念  13
  2. 链接化学的反应类型  13-20
  3. 链接化学的应用  20-34
  参考文献  34-38
第二章 HRP与炔基自组装膜的"链接"及其直接电化学  38-54
  1. 引言  38-40
  2. 实验部分  40-42
    2.1 试剂与仪器  40
    2.2 叠氮化辣根过氧化酶的合成  40-41
    2.3 电极的制备  41-42
  3. 结果与讨论  42-50
    3.1 红外反射吸收光谱  42
    3.2 表面增强拉曼光谱  42-43
    3.3 电化学表征  43-45
    3.4 HRP的直接电化学  45-48
    3.5 HRP修饰电极对过氧化氢的催化行为  48-50
  4. 结论  50
  参考文献  50-54
第三章 HRP与炔基化碳纳米管的"链接"及其直接电化学  54-67
  1. 引言  54-55
  2. 实验部分  55-56
    2.1 试剂与仪器  55-56
    2.2 炔基化碳纳米管的合成  56
    2.3 电极的制备  56
  3. 结果与讨论  56-63
    3.1 表面增强拉曼光谱  56-57
    3.2 交流阻抗  57-58
    3.3 HRP的直接电化学  58-60
    3.4 HRP修饰电极对过氧化氢的电催化作用  60-63
  4. 结论  63
  参考文献  63-67
第四章 HRP与4-乙炔苯的"链接"及其直接电化学  67-82
  1. 引言  67-68
  2. 实验部分  68-70
    2.1 试剂与仪器  68-69
    2.2 电极的制备  69-70
  3. 结果与讨论  70-79
    3.1 电化学沉积4-乙炔苯膜  70-71
    3.2 共价固载HRP反应时间的优化  71-72
    3.3 修饰电极的表征  72-74
    3.4 HRP的直接电化学  74-76
    3.5 HRP修饰电极对过氧化氢的电催化作用  76-79
  4. 结论  79
  参考文献  79-82
附录 申请硕士期间已发表及待发表的论文  82-84
致谢  84-85

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 电化学、电解、磁化学
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