轉(zhuǎn)鐵蛋白與重金屬離子Cd2+、Zn2+結(jié)合反應(yīng)的方波極譜法研究.pdf

1、轉(zhuǎn)鐵蛋白(transferrin,Tf)是一類存在于血清中,具有轉(zhuǎn)運Fe3+的鐵結(jié)合蛋白,它通過與細(xì)胞表面轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(TfR)結(jié)合,將其攜帶的鐵轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)。轉(zhuǎn)鐵蛋白的分子量約為80kD,由含有680氨基酸的單一多肽鏈構(gòu)成,并含有15個二硫鍵,C-端的二硫鍵多于N-端。轉(zhuǎn)鐵蛋白具有兩個相似的Fe3+結(jié)合位點,分別位于分子的C-和N-端半分子。Tf-Fe在pH=7.4-10時是穩(wěn)定的,pH=6.5時開始解離,pH=4.0時完全解離。在Tf

2、與Fe3+的結(jié)合過程中,需要相應(yīng)的陰離子作配基,主要是碳酸根或碳酸氫根。陰離子的主要作用是在Tf與Fe3+之間提供配位鍵,形成Fe3+-Tf-CO32-,使兩者結(jié)合更加穩(wěn)定,同時可以使Fe3+不與水結(jié)合,Tf每結(jié)合一個金屬離子釋放三個H+。
　　 近年來,環(huán)境污染日益嚴(yán)重,越來越多的重金屬離子被引入生物鏈,因此研究重金屬離子與生物分子的相互作用就具有重要的意義。實驗證實,在血液中人血清脫鐵蛋白的鐵結(jié)合部位僅有30％被Fe3+所占

3、據(jù),因此轉(zhuǎn)鐵蛋白可以參與其它金屬離子的運送。那么轉(zhuǎn)鐵蛋白與重金屬離子的結(jié)合(Tf-M)就可能具有介導(dǎo)重金屬離子的毒性作用,因而有必要深入研究轉(zhuǎn)鐵蛋白與重金屬離子的相互作用。
　　 鎘,鋅和鐵同屬于過渡族金屬元素,具有相似的化學(xué)性質(zhì)。鎘,鋅進(jìn)入生物體后將有可能占據(jù)或取代鐵的位置,從而影響一系列的生物功能。
　　 基于Cd2+和Zn2+具有高靈敏度的方波極譜信號的特點,論文探討利用方波極譜法研究了Tf與重金屬離子Cd2+和Z

4、n2+的結(jié)合情況。實驗概括起來有以下幾方面:
　　 1.利用方波極譜法研究了在pH=7.4時,Tf與Cd2+的結(jié)合情況。實驗表明,在pH=7.4,Tf-Cd2+體系中,方波極譜法測得游離Cd2+的濃度小于加入Cd2+的濃度,說明兩者發(fā)生了結(jié)合。在濃度為10μmol/L的Tf溶液中,逐漸增加Cd2+的濃度,使兩者濃度比CCd2+/CTf=0,0.2,0.4,...,6。實驗結(jié)果表明在CCd2+/CTf≤0.8的范圍內(nèi)檢測不出體系中

5、游離Cd2+的濃度,Cd2+幾乎定量結(jié)合在Tf分子上,兩者結(jié)合速率較快,結(jié)合力較強(qiáng),Cd2+進(jìn)入了Tf的強(qiáng)結(jié)合位點。當(dāng)CCd2+/CTf>0.8時,測得游離Cd2+的濃度逐漸增大,說明Tf與Cd2+的結(jié)合速率減慢,結(jié)合力下降,Cd2+進(jìn)入了Tf的弱結(jié)合位點。隨著加入Cd2+濃度的增大,配位數(shù)也增大,最大值約為1.2,說明該體系在此濃度的范圍內(nèi),Tf可以結(jié)合兩個Cd2+,但不被Cd2+所飽和。利用單純形優(yōu)化算法計算Tf逐級結(jié)合Cd2+的常

6、數(shù)分別為1gK1=6.57,1gK2=3.73。
　　 2.利用方波極譜法研究了在pH=7.4時,Tf與Zn2+的結(jié)合情況。實驗表明,在pH=7.4,Tf-Zn2+體系中,方波極譜法測得游離Zn2+的濃度遠(yuǎn)小于加入Zn2+的濃度。在濃度為10μmol/L的Tf溶液中,逐漸增加Zn2+的濃度,使兩者濃度比CZn2+/CTf=0,0.2,0.4,..,20。實驗結(jié)果表明,當(dāng)CZn2+/CTf≤1時,檢測不出體系中游離Zn2+的濃度,

7、這說明在此濃度范圍內(nèi)Zn2+與Tf結(jié)合力較強(qiáng),幾乎定量結(jié)合,而當(dāng)CZn2+/CTf>1時,開始檢測到Zn2+的還原電流。說明Tf至少可以結(jié)合強(qiáng)一個Zn2+。但是該體系較復(fù)雜,Zn2+的還原峰電位向負(fù)方向移動了約30mV,方波極譜信號比同濃度Zn2+單獨存在時弱很多,可見體系中Tf的存在影響了Zn2+的還原速率以及汞電極的雙電層性質(zhì),因此不能用校正曲線的方法求出該體系中的Zn2+的準(zhǔn)確濃度和是否繼續(xù)結(jié)合的信息,還需其他方法對此進(jìn)一步驗證和