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蛋白质在疏水性相互作用色谱介质上吸附的量热学研究

作　者: 程路丽
导　师: 史清洪
学　校: 天津大学
专　业: 生物化工
关键词: 疏水性相互作用色谱 等温滴定量热法 热容变△C_p 蛋白质构象变化 焓熵补偿
分类号: O629.73
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


疏水性相互作用色谱（HIC）是一种有效的色谱分离手段,被广泛地应用于蛋白质等生物大分子和生物纳米颗粒的纯化中。现有的研究表明,蛋白质在HIC色谱介质上的吸附可能导致蛋白构象的改变和活性的降低。本文利用等温滴定量热仪和van’t Hoff分析法,通过对牛血清白蛋白（BSA）在HIC色谱介质Phenyl Sepharose 6 Fast Flow上吸附过程的量热分析研究蛋白构象的变化行为。主要研究内容如下:一、使用间歇摇瓶法考察了盐种类、盐浓度、配基密度、温度条件对BSA在HIC介质上静态吸附平衡特性的影响,结果表明:Na2SO4对吸附的促进作用强于（NH4）2SO4;提高盐浓度和配基密度能够促进吸附;温度在18oC到25oC之间,BSA在HIC介质上的吸附是吸附主导的过程（adsorption-dominated process）,25oC到35oC之间,是分配主导的过程（partition-dominated process）。二、使用等温滴定量热法（ITC）测量得到BSA在HIC介质上吸附过程的热量变化,并计算得到吸附过程的吉布斯自由能变△G,焓变△H,熵变△S,通过分析,得出结论:1、BSA在HIC介质上吸附的过程存在焓熵补偿（EEC）现象。吸附作用较弱时,焓变一部分用于补偿不利的熵变,一部分驱动吸附的进行;吸附作用越强,焓变对熵变的补偿程度越低;最后,焓变和熵变共同驱动吸附的进行。2、BSA在HIC介质上吸附的过程中发生了较大的构象变化,并伴随着水分子的释放,该过程对整个吸附的进行起着十分关键的作用。三、分别利用ITC和van’t Hoff分析法得到吸附过程的热容变△Cp,对比分析,得出结论:前者比后者更能反映温度对蛋白质构象变化的影响。盐浓度对于蛋白质构象变化和水分子释放过程的影响最为明显,盐浓度的升高能够促进蛋白质构象变化和蛋白质分子周围水分子的释放,从而促进BSA在HIC介质上的吸附。升高温度能够促进蛋白质构象变化和水分子释放过程,但盐浓度越高,温度的促进作用越小。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 文献综述  8-21
  1.1 疏水相互作用色谱简介  8-11
    1.1.1 疏水相互作用色谱基本原理  8
    1.1.2 疏水相互作用色谱的作用体系  8-9
    1.1.3 影响疏水性相互作用色谱的因素  9-10
    1.1.4 疏水相互作用色谱的作用机制  10-11
  1.2 疏水性相互作用色谱的热力学特征  11-15
    1.2.1 色谱热力学基本原理  11-12
    1.2.2 焓熵补偿  12-13
    1.2.3 疏水性相互作用色谱的热力学过程  13-15
  1.3 蛋白质构象变化研究  15-17
    1.3.1 蛋白质构象及其稳定性  15-16
    1.3.2 蛋白质构象研究方法  16-17
  1.4 疏水性相互作用色谱的热力学研究方法  17-19
    1.4.1 van’t Hoff 方程分析法  17
    1.4.2 等温滴定量热法  17-19
  1.5 疏水相互作用色谱研究展望  19-20
  1.6 本文研究内容和意义  20-21
第二章 疏水性吸附平衡特性研究  21-33
  2.1 前言  21
  2.2 实验部分  21-24
    2.2.1 实验材料与设备  21-23
    2.2.2 蛋白质标准曲线的绘制  23
    2.2.3 蛋白质的吸附平衡实验  23-24
  2.3 实验结果与讨论  24-32
    2.3.1 盐浓度和盐种类对BSA 在介质上吸附作用的影响  28-30
    2.3.2 配基密度对BSA 在介质上吸附作用的影响  30
    2.3.3 温度对BSA 在介质上吸附作用的影响  30-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章 疏水性相互作用色谱的量热学研究  33-53
  3.1 前言  33
  3.2 实验材料与设备  33-34
  3.3 实验方法  34-38
    3.3.1 缓冲液配制  34-35
    3.3.2 BSA 与疏水性吸附剂相互作用的等温滴定量热实验  35-36
    3.3.3 BSA 与色谱介质相互作用热力学参数的计算  36-38
  3.4 实验结果与讨论  38-52
    3.4.1 BSA 浓度对吸附作用的影响  38-40
    3.4.2 盐种类及盐浓度对吸附作用的影响  40-41
    3.4.3 配基修饰密度对吸附作用的影响  41-42
    3.4.4 温度对吸附作用影响  42-44
    3.4.5 焓熵补偿  44-48
    3.4.6 利用热容变?Cp分析蛋白质构象变化  48-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章 结论与展望  53-55
  4.1 结论  53-54
  4.2 展望  54-55
参考文献  55-60
附录 牛血清白蛋白（BSA）标准曲线  60-61
致谢  61

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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 > α-氨基酸、肽类、蛋白质、核酸 > 蛋白质
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