钾离子浓度依赖的铅离子稳定G-四链体构型转化

已有研究普遍认为铅离子(Pb²⁺)诱导富G适体链形成的G-四链体(Pb²⁺-G4)比钾离子(K⁺)诱导富G适体链形成的G-四链体(K⁺-G4)更为稳定,因而Pb²⁺可以置换K⁺-G4中的K⁺,而且K⁺的存在不影响Pb²⁺-G4的稳定性。有趣的是本研究发现K⁺ (20 μmol∙L⁻¹–1 mmol∙L⁻¹)不仅可以诱导10 µmol∙L⁻¹ Pb²⁺稳定的T2TT(Pb²⁺-T2TT,杂合G4结构)发生构型转换,甚至还可取代Pb²⁺-T2TT中的Pb²⁺,形成K⁺稳定的T2TT (K⁺-T2TT,平行G4结构),最终转化形成的K⁺-G4结构与单独K⁺诱导富G适体链形成K⁺-G4的构型基本一致。随后,进一步考察了另外7条富G适体链,发现这一转化过程具有一定的普适性。该研究结果为理解G4构型转化以及内嵌离子交换提供了新的视角,也为拓展G4在生化分析和生物领域的应用提供了新的理论基础。     

冠醚对生物化学影响的研究(Ⅲ)——五种冠醚化合物对小麦幼苗根系吸收与运转42K、24Na、45Ca离子的影响

本文用放射性同位素⁴²K、²⁴Na、⁴⁵Ca作示踪,配以P^K、P^Na离子选择电极测量溶液的电导率和电位变化。研究五种冠醚化合物对南大八号小麦幼苗根系吸收与运转无机离子(K⁺、Na⁺、Ca^艹)的作用。实验结果表明,五种冠醚化合物对小麦幼苗根系具有不同程度的促进吸收和加速运转K⁺、Na⁺、Ca^艹的作用,其中以1号冠醚化合物作用最为明显,在K⁺、Na⁺、Ca⁺艹>中对K⁺的作用最为突出。     

气相中碱金属离子与丝氨酸、 亮氨酸和赖氨酸五肽复合物的裂解反应

为了探索金属离子对含有不同侧链的多肽气相解离的影响, 采用质谱法研究了碱金属离子Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺和Cs⁺分别与丝氨酸、 亮氨酸和赖氨酸五肽(分别简写为S5, L5和K5)形成的复合物的裂解反应. 质谱定性结果表明, 5种碱金属离子均可以在气相中与丝氨酸、 亮氨酸和赖氨酸五肽形成配合比为1∶1 和2∶1的非共价复合物; 竞争反应结果表明, 随着碱金属离子半径的增加, 它们与3种五肽的结合能力逐渐减弱. 质谱定量结果表明, K⁺与丝氨酸、 亮氨酸和赖氨酸五肽复合物的结合常数分别为8.94×10⁴, 2.83×10⁴和2.50×10³ L/mol, 表明K⁺与五肽复合物的结合强度按照丝氨酸、 亮氨酸和赖氨酸的顺序依次减小. 含不同侧链碱金属离子-五肽复合物的碰撞诱导解离结果表明, 复合物的碎裂主要发生在骨架上, 丝氨酸五肽复合物最易碎裂, 亮氨酸五肽复合物其次, 赖氨酸五肽复合物则较难碎裂, 且3种复合物的侧链断裂情况也呈现明显差异. 此外, 研究了Na⁺与亮氨酸五肽复合物所产生的碎片离子, 分析了不同离子之间的来源关系, 并以Dunbar的复合物理论模型为依据, 推测在碎裂过程中, 碱金属离子可能向五肽的碳端或氮端偏移. 质谱碎片分析结果表明, 在2∶1的非共价复合物中, 第一个碱金属离子与五肽上4个酰胺键的羰基结合, 第二个碱金属离子与五肽的羧基氧原子结合.     

(7-甲氧基-4-亚甲基)香豆素基-单氮杂-18-冠-6的阳离子识别性能研究

基于题示光敏离子载体MMC-MAC(O₅)与金属离子配位时荧光或延迟荧光性质的变化,研究了它作为光敏主体在乙腈或水溶液中对Li⁺,Na⁺,K⁺,Mg²⁺,Ba²⁺和Pb²⁺离子的识别性能,由改进的H-B方程计算得主客识别的稳定常数和敏感因子.结果表明,由于该光敏离子载体的香豆素的羰基能以七元环形式参与对金属离子的配位,在一定程度上增大了对客体离子的络合能力;在水溶液中,由于金属离子的溶剂化作用和因香豆素的羰基易与水形成氢键,影响了MMC-MAC(O₅)与客体离子的结合,稳定常数明显降低.基于MMC-MAC(O₅)的分子结构和与金属离子结合时荧光强度的增强,讨论了识别机理     

基于线性范围可调的适配体功能化微电极的鼠脑中钾离子的活体分析（英文）

钾离子(K⁺)广泛参与多种生理病理过程,其异常变化与脑缺血等脑部疾病的发生密切相关。在体内获取K⁺的变化对了解K⁺在大脑功能中发挥的作用具有重要意义。我们开发了一种基于单链DNA诱导结构变化的微电极,用于高选择性地检测大脑中的K⁺。电化学探针主要由三部分组成,其中适配体片段用于特异性识别K+,末端炔基基团用于高稳定组装探针于金表面,头部修饰的二茂铁基团作为电化学活性基团提供响应信号。结果表明通过合理地调控适配体的烷基链的长度,可以有效调节微电极的线性响应区间。其中优化后的电极LAC电极对K⁺检测体现出了高的选择性,在10μmol·L^-1-10 mmol·L^-1的线性范围展示了良好的线性关系。最终该新型微电极被成功应用于活体小鼠大脑中K⁺的实时检测。     

离子选择性微电极用于原位测量离子扩散系数

扩散系数是描述物质扩散过程的重要参数,而用膜池法、放射性或荧光示踪法、分子动力学模拟等现有方法无法原位进行生物体系中离子扩散系数的实时测量。 本文利用离子选择性微电极响应迅速、高选择性、高灵敏度、高空间分辨率、对样品无污染等优势,通过分析单个植物细胞原生质体在培养液中破裂时所形成的离子浓度脉冲信号,建立了相应的点源扩散模型,推导出了描述离子浓度随时间变化的理论公式,并通过该公式对实验测得的脉冲信号进行拟合,得到了离子的扩散系数,从而建立了一种用离子选择性微电极原位测定离子扩散系数的新方法,并将其应用于芦荟细胞原生质体破裂时离子扩散系数的测定,得到了Ca²⁺、Na⁺和K⁺的扩散系数分别为(6.51±0.12)×10^-6、(2.93±0.15)×10^-5和(3.03±0.35)×10^-5 cm²/s。 对比发现,拟合得到的Ca²⁺、Na⁺和K⁺扩散系数均略高于已报道的数值(纯水中),这一现象的产生可能是因为原生质体是在低渗液中吸水膨胀,细胞膜内压力升高产生内外压力差,该压力差会加速细胞破裂时离子的扩散。 这一方法对生物体系无干扰,较好地解决了生物体系中离子扩散系数原位实时测量的难题。     

双层夹心膜电极电位法测定溶剂聚合物膜中杯芳烃-金属离子配合物的生成常数

以双层夹心膜电极为指示电极,采用电位法测定了聚合物膜中活性离子载体杯[6]芳烃乙酯与金属离子形成的配合物的生成常数.提出了一种新的测定夹心膜膜电位的方法,由测得的膜电位可计算出配合物的生成常数.以杯[6]芳烃乙酯为离子载体,测得其与Li⁺,Na⁺,K⁺,Cs⁺和NH⁺₄等离子的配合物生成常数的对数值分别为6.14,6.48.6.74,7.43和6.21.制备了以Cs⁺为主离子的选择性电极,采用固定干扰法,测得对Li⁺,Na⁺,K⁺和NH⁺₄等离子的选择性系数的对数值分别为-3.33,-2.54,-1.6和-2.9.实验结果表明,配合物的生成常数与选择性系数之间有较好的相关性.生成常数越大,电极对相应离子的选择性越高.     

电解质水溶液结构研究进展及前景*

叙述盐湖中主要离子Li⁺ 、Na⁺ 、K⁺ 、Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、Cl^- 、SO^2-₄ 、NO^-₃ 的水溶液和纯水的结构, 简单介绍了主要的研究方法, 分析讨论了溶液结构研究的现状和发展前景。     

基于牛血清白蛋白功能化金纳米棒的荧光探针测定Hg2+

建立了一种以牛血清白蛋白功能化的金纳米棒(BSA-Cys-GNRs)为荧光探针检测Hg²⁺的新方法。以半胱氨酸作为连接臂成功将牛血清白蛋白修饰在金纳米棒表面,通过紫外可见吸收光谱、荧光光谱、红外光谱和荧光倒置显微镜等多种分析方法对材料进行表征。研究发现,在295nm波长光激发下,BSA-Cys-GNRs探针在338nm显示强荧光,而Hg²⁺能够有效地猝灭BSA-Cys-GNRs的荧光。对一系列影响猝灭效果的因素进行考察,得出pH 4.0、孵育时间5.0min为最佳检测条件。Mn²⁺、K⁺、Ni²⁺、Na⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Ca²⁺、Al³⁺和Zn²⁺对BSA-Cys-GNRs的荧光信号没有明显的影响。当Hg²⁺的浓度为0.04444~8.888μmol·L^-1时,荧光猝灭效率与Hg²⁺的浓度之间存在良好的线性关系,检测限为8.08nmol·L^-1。将该方法用于环境水样中Hg²⁺的检测,回收率为98.9%~105.0%。     

金属组学在急性心肌梗死早期诊断的应用

为探讨急性心肌梗死(AMI)患者血清中K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺含量变化,并研究其与心肌梗死患者之间的关系。选取2022年5月至2023年2月收治的AMI患者37例,同时选取健康体检者35例作为对照组。依据入院时或体检时收集的抽血样本进行临床生化分析,比较两组间血清K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺含量,采用判别方程、主成分分析法(PCA),判断分析哪种金属离子对于心肌梗死的诊断价值大。结果表明,AMI患者的血清中Ca²⁺和Fe²⁺含量低于健康对照组,差异具有统计学意义。基于血钙、铁水平两组具有显著性差异,以它们为基础进行判别分析,获得判别函数式。将血清中K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺     

基于硫代黄素T诱导G-四联体构成的生物传感器检测铅离子

硫代黄素T(ThT)荧光分子在自由状态下荧光强度很弱, 通过在Tris-HCl缓冲液中加入Pb²⁺的适配体即富含G的DNA序列, 可与ThT荧光分子形成G-四联体结构, 使荧光信号迅速增强; 向溶液中加入Pb²⁺, Pb²⁺与其适配体有很好的结合特异性, 可生成更牢固的G-四联体结构, 使ThT分子被释放出来, 导致溶液的荧光强度降低, 基于此可检测溶液中的Pb²⁺离子. 实验中优化了缓冲溶液组成、 ThT荧光分子浓度、 Pb²⁺适配体浓度及反应时间等条件. 结果表明, 在10 mmol/L Tris-HCl(pH=8.3, 含2 mmol/L MgCl₂)缓冲溶液中, ThT荧光分子和Pb²⁺适配体的浓度分别为10 μmol/L和200 nmol/L, 反应10 min时, 随着溶液中Pb ²⁺浓度的增加, 荧光强度减弱. Pb²⁺浓度在20~1000 nmol/L范围内时, 荧光强度与Pb²⁺的浓度呈现良好的线性关系(R²=0.9941), 检出限为1 nmol/L. 实际水样测试结果表明, 该方法的回收率在98.8%~101.3%之间. 该传感器灵敏、 快速、 无需化学修饰荧光分子且成本低.     

邻甲氧基羰基苄氧基取代杯[4]芳烃衍生物的合成及其性能研究

杯芳烃是继冠醚、环糊精之后的第三代主体分子[1].据文献[2,3]报道,在杯[4]芳烃下沿酚氧原子上连接乙酸酯得到的四取代衍生物对Na+有很高的选择性,核磁与晶体结构研究均证实这是由于羧酸酯的羰基和酚氧基参与了对Na+的配位,而且配位基团所形成的包络空间大小与钠离子相匹配.一般认为,随着包络空间改变,对金属离子的识别作用会有所变化[4].但目前对这方面的工作并没有给予更多的重视.我们发现,用2-溴甲基苯甲酸甲酯与杯[4]芳烃反应,得到了一种新的四取代杯[4]芳烃衍生物[2]萃取研究结果表明,该化合物对钾离子有较好的选择性.此外,在合成该衍生物的过程中,还得到了另一新的二取代衍生物(3).     

On the affinities of ammonia and water for Li, Na and K

The affinities of ammonia for Na⁺ and K⁺, recently determined experimentally, have been computed by the ab initio SCF method using ended polarized gaussian basis sets and shown to be satisfactory Furthermore, the corresponding values computed at the same level of accuracy for the three cations Li⁺, Na⁺, K⁺ and the two ligands NH₃ and H₂O are shown to yield the order Li⁺ > Na⁺ > K⁺ for each ligand and NH₃ > H₂O for each ion, in agreement with experiment. An analysis of the factors involved in the binding provides a consistent rationalization of these regularities and of some observed correlations.     

Cation-π effects in the complexation of Na+ and K+ with Phe, Tyr, and Trp in the gas phase

Na⁺ and K⁺ gas-phase affinities of the three aromatic amino acids Phe, Tyr, and Trp were measured by the kinetic method. Na⁺ binds these amino acids much more strongly than K⁺, and for both metal ions the binding strength was found to follow the order Phe ≤ Tyr < Trp. Quantum chemical calculations by density functional theory (DFT) gave the same qualitative ordering, but suggested a somewhat larger Phe/Trp increment. These results are in acceptable agreement with predictions based on the binding of Na⁺ and K⁺ to the side chain model molecules benzene, phenol, and indole, and are also in reasonable agreement with the predictions from purely electrostatic calculations of the side-chain binding effects. The binding energies were compared with those to the aliphatic amino acids glycine and alanine. Binding to the aromatic amino acids was found to be stronger both experimentally and computationally, but the DFT calculations indicate substantially larger increments relative to alanine than shown by the experiments. Possible reasons for this difference are discussed. The metal ion binding energies show the same trends as the proton affinities.     

荧光法测定冠醚络合物稳定常数的研究

1967年C.J.Pedersen发表了关于冠醚(环聚醚)及其金属络合物的研究以来,冠醚对金属离子的特殊络合作用引起了人们极大的兴趣。碱金属冠醚络合物的发现不仅对络合物本身是个新的发展。     

Novel Fluorescent Chemosensors Based on Tryptophan Unit for Cu2+ and Fe3+ in Aqueous Solution

We reported four fluorescent chemosensors containing tryptophan units. The fluorescence spectrum titration experiments suggest that chemosensors 1, 2, 3 and 4 are highly selective for Cu²⁺ and Fe³⁺ over Li⁺, Na⁺, K⁺, Co²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺, Hg²⁺ and Cr³⁺ via forming complexes with Cu²⁺ or Fe³⁺, which is confirmed by dramatical quench of fluoreseence in aqueous solution at pH 7.4, thus making all the chemosensors suitable for Cu²⁺ and Fe³⁺ fluorescent sensors.     

Studies of Permeabilities of Metallic Ions Through Crosslinked Chitosan Membranes

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｈｉｔｉｎａｎｄｃｈｉｔｏｓａｎｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｓｅｃｏｎｄｌａｒｇｅｓｔｃｌａｓｓｏｆｎａｔｕｒａｌｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒｓ,ｗｈｉｃｈｈａｖｅｂｅｅｎｒｅｐｏｒｔｅｄｔｏｂｅｐｒｏｍｉｓｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒｓｎｏｔ...     

Gas-phase chemistry of nitrogen trifluoride NF3: structure and stability of its M–NF3 (M=H, Li, Na, K) complexes

The stationary points characterizing the potential energy profiles of the complex processes of the M⁺(M=H, Li, Na, K) and NF₃ were investigated by QCISD and B3LYP in conjunction with the 6-311+G(2d,2p) basis set. The optimized geometries and NBO analysis indicate that the complexes of M⁺(M=Li, Na, K) and NF₃ exist as ion-dipole molecules. But for H⁺ complexes, there are two stable isomers NF₃H⁺ and NF₂⁺–HF. The interaction distances of isomers follow the sequence H⁺< Li⁺< Na⁺< K⁺. The calculated affinity energies of the most stable isomers of H⁺, Li⁺, Na⁺, and K⁺ complexes exceed 20.1 kJ/mol, and these values suggest that the M⁺–NF₃ (M=H, Li, Na, K) complexes could be observed as stable species in gas phase, which supports Fujii's proposal that Li⁺ ion attachment mass spectrometry can serve as a conceivable technique to quantify the emissions of the NF₃.     

碱金属离子与三肽复合物的气相裂解反应

为了探索侧链R基团对碱金属离子与多肽复合物气相裂解反应的影响, 采用电喷雾电离质谱法研究了碱金属离子Li⁺, Na⁺和K⁺分别与甘氨酸三肽(GGG)、 甘氨酰-苯丙氨酰-甘氨酸三肽(GFG)和甘氨酰-甘氨酰-苯丙氨酸三肽(GGF)形成的复合物的气相裂解反应. 质谱定性实验结果表明, Li⁺, Na⁺和K⁺与GGG, GFG或GGF在气相中可以形成稳定的复合物, 配合比为1∶1或2∶1. 竞争反应质谱图显示, GGG, GFG或GGF与碱金属离子形成的复合物的质谱峰丰度按Li⁺, Na⁺, K⁺顺序依次下降, 表明随着碱金属离子半径的增加, 它们与三肽的结合强度依次减弱. 碰撞诱导解离显示, 母体离子[GGG+Na]⁺, [GGF+Na]⁺和[GFG+Na]⁺ 的质心碰撞能量E(CM)₅₀数值分别为1.94, 1.76和1.63 eV. 通过质谱滴定法测得[GGG+Na]⁺, [GFG+ Na]⁺和[GGF+Na]⁺ 的结合常数lg\begin{array}{c}{K}_{a_1}\end{array}分别为5.30, 5.25和5.17. 质谱法定量结果进一步确认复合物的稳定性顺序为[GGG+Na]⁺>[GGF+Na]⁺>[GFG+Na]⁺, 表明由于空间位阻的影响, 侧链R基团含有苄基的GFG或 GGF与Na⁺的键合强度要小于侧链R全部为H的GGG. 串级质谱分析结果显示, 碱金属化的GGG断裂位点较多, 可解离出丰富的金属化a₂, b和y型碎片离子, 而碱金属化的GGF和GFG解离出的金属化y型离子较多, b型离子其次, 金属化a型离子几乎没有. 此外, 双碱金属化的GGF可解离出较多金属化y型离子. 复合物[GGF+Na]⁺的裂解曲线显示, 当碰撞能量为25 eV时, [y₂+Na-H]⁺ 和[b₂+Na+OH]⁺为主要碎片离子, 当碰撞能量>40 eV时, 只有[b₂+Na+OH]⁺ 碎片离子占有优势数量. 根据质子化三肽裂解机理可以推测, 钠化GFG裂解后生成含噁唑酮的[b₂+Na]⁺离子, 该离子经过一系列过渡态生成[a₂+Na]⁺(2-苄基-4-咪唑酮), 而不是常见的亚胺离子.