氨基酸卟啉合成、自聚集行為及對生物分子識別的研究.pdf

1、把不同的氨基酸作為取代基引入卟啉環(huán)，利用他們帶不同電荷、極性以及在中性溶液中兩性離子的特性，將其連在卟啉分子中可以改變卟啉化合物的受授性質(zhì)，使氨基酸卟啉的結(jié)構(gòu)和性能更接近天然卟啉，使得整個卟啉分子對特定的蛋白質(zhì)分子表現(xiàn)出選擇性識別。對氨基酸卟啉的聚集體結(jié)構(gòu)和過程的研究，以及對特定分子的識別研究有助于了解氨酰轉(zhuǎn)移RNA合成酶識別特定氨基酸的生物機(jī)理，對研究分子識別化學(xué)中不同的作用模式也具有非常重要的意義。此課題的研究一直是仿生化學(xué)研究領(lǐng)域

2、中一個具有挑戰(zhàn)性的課題。本文合成并系統(tǒng)的研究了氨基酸卟啉在不同體系中的聚集行為及與生物分子間的識別研究。論文主要包括以下幾個方面： 第一部分概述了氨基酸卟啉的研究意義、氨基酸卟啉的合成研究進(jìn)展、卟啉化合物自聚集行為及與生物分子間聚集行為的研究現(xiàn)狀、卟啉特別是氨基酸卟啉對生物分子的識別研究現(xiàn)狀及本論文的研究主要內(nèi)容及特點(diǎn)。 第二部分采用經(jīng)典的Alder—Longo法設(shè)計(jì)并合成了三種氨基酸卟啉化合物的中間體，并進(jìn)一步將不同氨

3、基酸配體引入中間體的不同位置，合成了meso—四—[4—(Boc—蘇氨酸)氨基苯基]卟啉(TAPP—Thr—Boc)、不對稱型5-(4—蘇氨酸氨基苯基)-10，15，20—三—(4—氯代苯基)卟啉(p—Thr—TriClPP)和尾式卟啉-5-[4—(L—色氨酸乙氧基)苯基]-10，15，20—三苯基卟啉[p—TrpO—C2-(TPP)]。利用核磁共振譜等手段進(jìn)行了光譜表征，對不同取代位置和不同取代氨基酸配體對氨基酸卟啉的光譜性能影響進(jìn)行

4、了研究。計(jì)算得出所合成的卟啉有較高的熒光量子產(chǎn)率，并進(jìn)一步討論了實(shí)驗(yàn)過程中的影響因素。 第三部分利用卟啉在不同單一溶劑中單體與聚集體相互轉(zhuǎn)化時，吸收光譜有所變化的原理，計(jì)算p—Thr—TriClPP及其中間體p—H2-TriClNH2PP的自聚集數(shù)和自聚集平衡常數(shù)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果比較p—Thr—TriClPP和其中間體在不同單一溶劑中的自聚集能力，發(fā)現(xiàn)π—π相互作用和氫鍵作用的綜合效果使得p—Thr—TriClPP的聚集能力相比僅

5、以π—π相互作用為主的中間體p—H2-TriClNH2PP的增強(qiáng)很多。從而對p—Thr—TriClPP中引入的修飾基團(tuán)—蘇氨酸對兩種卟啉在極性溶劑中聚集作用力的影響作出理論解釋。 第四部分分別研究了陽離子型氨基酸卟啉—p—Thr—TriClPP在陰離子表面活性劑AOT和陽離子表面活性劑CTMAB溶液中的自聚集行為，利用熒光各向異性及表面張力法考察了該卟啉在兩種膠束內(nèi)的傳遞過程。該卟啉在接近或者略高于CMC(臨界膠束濃度)時的AO

6、T和CTMAB水溶液中均形成了H—型聚集體，而隨著膠束溶液濃度的增加逐漸轉(zhuǎn)化成單體。但離子強(qiáng)度僅影響該卟啉在AOT中聚集體數(shù)目；兩個體系的膠束濃度高于CMC時，隨著卟啉濃度的增加，H—型聚集體向單體轉(zhuǎn)化。強(qiáng)酸對該卟啉在AOT溶液中有質(zhì)子化效果，致使H—型聚集體向單體轉(zhuǎn)化，再由單體形成J—型聚集體，導(dǎo)致了譜帶的紅移；但在CTMAB溶液中強(qiáng)堿使該卟啉去質(zhì)子化，使其由H—型聚集體向單體轉(zhuǎn)化。 第五部分通過分別研究p—Thr—TriCl

7、PP及其中間體p—H2TriClNH2PP對鳥嘌呤(Gua)的專一性識別，比較計(jì)算不同溫度下p—Thr—TriClPP及其中間體分別與Gua結(jié)合時的靜態(tài)猝滅常數(shù)。根據(jù)F(o)rster非輻射能量轉(zhuǎn)移理論確定了p—Thr—TriClPP及其中間體與Gua的結(jié)合過程均屬于非輻射能量轉(zhuǎn)移。通過熱力學(xué)參數(shù)的計(jì)算，確定在沒有引入蘇氨酸基團(tuán)的中間體p—H2TriClNH2PP與Gua主要以靜電引力相結(jié)合，而引入蘇氨酸基團(tuán)后p—Thr—TriClPP

8、與Gua則以氫鍵和范德華力相結(jié)合。這就證明了卟啉環(huán)側(cè)鏈引入蘇氨酸基團(tuán)后與Gua間的專一識別有一定的影響。 第六部分研究了AOT以膠束形式存在下，陽離子型TAPP—Thr—Boc作為熒光光譜探針用于含有L—色氨酸(L—Trp)殘基的牛血清白蛋白(BSA)的定量測定中，此法檢測限低，有較好的選擇性和靈敏度，用于實(shí)際樣品的測定，結(jié)果滿意。利用多種光譜并結(jié)合BSA性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探討了TAPP—Thr—Boc與BSA的結(jié)合機(jī)理，判斷該體系的主要