有机物与生物分子相互作用的毛细管电泳法研究及应用

有机物与生物分子相互作用的毛细管电泳法研究及应用

论文摘要

目前,环境中污染物的毒性评价大多是通过生物实验方法实现的,这些方法存在耗时、费用高、针对性差(因生物个体差异非常大且不同生长期也存在很大的差异)等不足,更不是一种基于作用机理的直接测试研究。为此,希望建立一种直接对污染物毒性进行评价的仪器分析方法,以便快速、准确地获得各种污染物的毒性数据。本课题主要通过毛细管电泳相互作用分析方法研究污染物与受体的相互作用力的大小,实现对污染物生物活性及环境中污染物对生物体和人体的毒性作用的评价。因为污染物毒性的大小主要取决于它们与靶器官,也即受体作用的大小。对于某些受体,作用力大,相应的毒性也越大。结合常数是表征分子间相互作用强弱的主要参数,所以测定污染物与受体相互作用的结合常数的大小能间接地反映污染物的毒性的大小。本课题首先研究结构上具有微小差别的邻、间、对硝基苯胺共存时对一种受体牛血清白蛋白的相互作用。采用磷酸盐为运行缓冲溶液,它的酸度与生物大分子和配体相互作用所需要的生理环境的酸度大体相似。实验结果显示,三种同分异构体与牛血清白蛋白相互作用的大小顺序是:邻硝基苯胺>对硝基苯胺>间硝基苯胺。相互作用后三种物质在检测波长下的紫外吸收强度发生了很大的变化,根据作用前后紫外吸收强度的变化,同时推算出的相互作用的大小顺序与毛细管电泳相互作用分析的结果是一致的。并初步比较了测得的结合常数值与这三种物质的另外一些理化参数以及毒性数据的相关性,发现它们之间有一定的相关性。论文研究进一步将八种苯胺类化合物混合在一起,测定它们共存时与牛血清白蛋白的相互作用,模拟环境中的多组分共存复杂体系,使其更接近生物体真实的结合行为。求出它们结合常数的大小顺序是:苯胺<邻甲苯胺<对甲苯胺<间硝基苯胺<对硝基苯胺<邻硝基苯胺<N, N-二甲基苯胺<甲萘胺。对这些结合常数与八种物质的生物实验毒性数据及其分子结构参数等进行相关性分析,发现它们之间存在较好的相关性。表明了用毛细管电泳相互作用分析方法评价环境中共存多种污染物的生物毒性具有一定可行性。最后,针对常规前沿分析法存在的不足之处,初步建立了毛细管电泳/改进型前沿分析法,该方法保证了绘制工作曲线的配体的峰高与平衡体系中游离配体峰高的一致性,减小了实验误差,提高了测定结果的准确度。在比较研究毛细管电泳峰漂移法和毛细管电泳改进型前沿分析法的基础上,考察了两种方法在计算间硝基苯胺与牛血清白蛋白相互作用结合常数方面的差异,并获得两者的结合常数,

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 1 绪论
  • 1.1 有机污染物的毒性研究
  • 1.1.1 毒性作用机理研究
  • 1.1.2 有机污染物的联合毒性研究
  • 1.1.3 毒性测试和筛选方法
  • 1.2 相互作用分析及其意义
  • 1.2.1 相互作用分析的意义
  • 1.2.2 相互作用的研究方法
  • 1.2.3 相互作用分析的应用
  • 1.3 毛细管电泳相互作用分析的研究现状
  • 1.4 本课题的研究内容、目的、意义及可行性论证
  • 2 毛细管电泳相互作用分析
  • 2.1 毛细管电泳的应用模式
  • 2.2 亲和毛细管电泳
  • 2.3 亲和毛细管电泳测定结合常数的各种方法
  • 2.3.1 淌度移动法
  • 2.3.2 前沿分析法
  • 3 有机污染物与生物分子的相互作用(一):——三种硝基苯胺同BSA的相互作用分析
  • 3.1 实验部分
  • 3.1.1 实验仪器及设备
  • 3.1.2 试剂与材料
  • 3.1.3 实验条件及操作
  • 3.2 结果与讨论
  • 3.2.1 相互作用前后电泳谱图的变化
  • 3.2.2 溶质迁移率的变化
  • 3.2.3 结合常数的求解
  • 3.2.4 溶质紫外吸收强度与相互作用的相关性研究
  • 3.2.5 相互作用分析方法评价有机物毒性的可靠性
  • 3.3 小结
  • 4 有机污染物与生物分子的相互作用(二):——八种苯胺类化合物与BSA的相互作用分析
  • 4.1 实验部分
  • 4.1.1 实验仪器及试剂
  • 4.1.2 实验条件及操作
  • 4.2 结果与讨论
  • 4.2.1 结合常数的求解
  • 4.2.2 作用机理探讨
  • 4.3 结合常数与各种参数的相关性分析
  • 4.3.1 结合常数与拓扑学参数的相关性分析
  • 4.3.2 结合常数与物理化学性质参数的相关性分析
  • 4.3.3 结合常数与生物活性指标参数的相关性分析
  • 4.3.4 结合常数与量子化学参数的相关性分析
  • 4.4 小结
  • 5 改进型前沿分析法相互作用分析(一):——间硝基苯胺与牛血清白蛋白的相互作用
  • 5.1 改进型前沿分析法的基本原理
  • 5.2 改进型前沿分析法研究相互作用
  • 5.2.1 实验仪器及试剂
  • 5.2.2 电泳条件及操作
  • 5.2.3 CE/IFA 法结合常数的求解
  • 5.3 峰漂移法研究相互作用
  • 5.3.1 实验仪器及试剂
  • 5.3.2 电泳条件及操作
  • 5.3.3 结合常数的求解
  • 5.4 CE/IFA 法与CE/PS 法的比较
  • 5.5 小结
  • 6 改进型前沿分析法相互作用分析(二):——联苯胺与牛血红蛋白的相互作用
  • 6.1 实验部分
  • 6.1.1 实验仪器及试剂
  • 6.1.2 电泳条件
  • 6.1.3 CE/IFA 法操作
  • 6.2 结果与讨论
  • 6.2.1 工作曲线的绘制
  • 6.2.2 结合常数的求解
  • 6.3 CE/IFA 的优势
  • 6.4 小结
  • 7 结论与展望
  • 7.1 主要结论
  • 7.2 后继研究工作的展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录:作者在攻读硕士学位期间发表论文的目录
  • 独创性声明
  • 学位论文版权使用授权书
  • 相关论文文献

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