Tb3+离子与植物辣根过氧化物酶的作用方式探讨

利用紫外可见吸收光谱、红外光谱、荧光光谱、原子吸收及酶分离方法,首次研究了稀土离子Tb^3 与植物辣根过氧化物酶(HRP)的相互作用方式．结果表明,Tb^3 与HRP作用方式包括：(1)Tb^3 与肽链上的氨基酸残基作用,影响酶活性中心的微结构;(2)Tb^3 能部分取代酶中的Ca^2 ;(3)Tb^3 能部分剪切肽链上的氨基酸残基,改变酶的结构。因此,Tb^3 与HRP的相互作用可能以一种方式为主,或几种作用方式同时存在。     

肽链长度对La3＋与微过氧化物酶相互作用的影响

为了了解稀土元素与酶相互作用的化学机理, 用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱技术和电化学方法研究了La^3＋与过氧化物酶(POD)的模型化合物, 微过氧化物酶-8 (MP-8)或微过氧化物酶-11 (MP-11)的相互作用机理. La^3＋优先与MP-8或MP-11分子中血红素卟啉环上的2个丙酸基团的羰基氧发生键合作用, 使它们的聚集程度降低, 卟啉环的非平面性增加. 由于MP-8分子聚集的倾向要小于MP-11, La^3＋使MP-8聚集程度的降低和卟啉环非平面性增加的程度要大于MP-11. 由于MP-11的肽链较长而能形成螺旋状构象, 使肽链上的羰基基团被包埋在肽链的疏水基团中, 因此, La^3＋与MP-11中肽链上的羰基氧基本上不能发生键合作用. 而MP-8的肽链较短, 不能形成螺旋状结构, La^3＋也能与肽链上的羰基氧发生键合作用.     

肽链长度对La3＋与微过氧化物酶相互作用的影响

为了了解稀土元素与酶相互作用的化学机理, 用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱技术和电化学方法研究了La^3＋与过氧化物酶(POD)的模型化合物, 微过氧化物酶-8 (MP-8)或微过氧化物酶-11 (MP-11)的相互作用机理. La^3＋优先与MP-8或MP-11分子中血红素卟啉环上的2个丙酸基团的羰基氧发生键合作用, 使它们的聚集程度降低, 卟啉环的非平面性增加. 由于MP-8分子聚集的倾向要小于MP-11, La^3＋使MP-8聚集程度的降低和卟啉环非平面性增加的程度要大于MP-11. 由于MP-11的肽链较长而能形成螺旋状构象, 使肽链上的羰基基团被包埋在肽链的疏水基团中, 因此, La^3＋与MP-11中肽链上的羰基氧基本上不能发生键合作用. 而MP-8的肽链较短, 不能形成螺旋状结构, La^3＋也能与肽链上的羰基氧发生键合作用.     

嗜麦芽寡养单胞菌胞外蛋白酶的化学修饰

分别采用苯甲基磺酰氟(PMSF)、对-氯汞苯甲酸(PCMB)、N-乙咪唑(N-AI)、氯胺-T(Ch-T)、N-溴化琥珀亚胺(NBS)、2-巯基乙醇(2-ME) 6种化学修饰剂处理嗜麦芽寡养单胞菌胞外蛋白酶, 研究酶分子中氨基酸侧链基团与酶活性的关系. 结果表明Ch-T, NBS和2-ME能显著抑制酶活性, 而N-AI, PMSF和PCMB对酶活性的影响不大, 说明蛋氨酸残基、色氨酸残基和二硫键是酶活性的必需基团, 而酪氨酸残基、丝氨酸残基和巯基与酶活性无直接关系. 同时检测了EDTA和金属离子对酶活性的影响. 实验结果证实, EDTA, Mg^2＋, Ca^2＋, Hg^2＋和Cu^2＋能显著影响酶活性, 说明该酶为一种金属蛋白酶.     

镧离子对植物体内过氧化物酶活性的影响

本文首次比较了在植物体内La³⁺与过氧化物酶(POD)的相互作用和在植物体外La³⁺与辣根过氧化物酶(HRP)的相互作用。在植物体内的研究表明,La³⁺能够明显改变POD的活性,并呈现低促高抑的“Hormesis效应”。用圆二色谱(CD)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和傅立叶变换红外(FTIR)光谱研究在植物体外La³⁺与HRP相互作用的结果表明,在模拟生理条件的溶液中,La³⁺对HRP的活性同样呈现低促高抑的＂Hormesis 效应＂。其作用机理可能是La³⁺通过与HRP中酰胺基的O或N键合,导致HRP二级结构变化,进而改变活性中心血红素中铁卟啉的化学结构,最终改变HRP的催化活性。     

La3+对过氧化氢酶电化学和生物电催化活性的影响

本文研究了La³⁺对过氧化氢酶(CAT)的直接电化学反应活性和对H₂O₂还原的生物电催化活性的影响。发现当La³⁺浓度低时,La³⁺能提高CAT的直接电化学反应活性和对H₂O₂还原的电催化活性。当La³⁺浓度高时,La³⁺会降低CAT的直接电化学反应活性和对H₂O₂还原的电催化活性。这是由于La³⁺能与CAT的肽链上的氨基酸残基发生作用而使肽链构象发生变化,导致血红素结构发生变化。当La³⁺浓度低时,La³⁺能使血红素的非平面性增加,活性中心Fe(Ⅲ)的暴露程度增加,因此,低浓度的La³⁺能增加CAT的电化学和生物电催化活性,而高浓度的La³⁺却会使血红素的非平面性降低,活性中心Fe(Ⅲ)的暴露程度降低,因此,降低了CAT的电化学和生物电催化活性。     

M(EDTA)2－ (M＝Co, Ni, Cu, Zn, Cd)电子结构和性质的密度泛函理论研究

在B3LYP/LanL2DZ水平上, 计算研究了Co^2＋, Ni^2＋, Cu^2＋, Zn^2＋, Cd^2＋与乙二胺四乙酸(EDTA)六配位模式下配合物的结构和性质. 除Cu(EDTA)^2－的M—O(5)受Jahn-Teller效应影响明显拉长外, 配位键长M—N(1)和M—O(5)按 Cu^2＋＜Ni^2＋＜Co^2＋＜Zn^2＋＜Cd^2＋的顺序依次增长, 配位键长M—O(3)按Cu^2＋＜Zn^2＋＜Ni^2＋＜Co^2＋＜Cd^2＋的次序依次增长. 自然键轨道(NBO)分析表明, 氮、氧的非键电子与金属空轨道的相互作用是配体与金属离子配位的主要作用方式. 通过对N(1)—C(7), N(1)—C(9), N(1)—C(15)键长和NAO键级的分析, 在分子水平上阐明了EDTA在与金属离子配位前后发生首步降解, 其产物存在差异的实验事实. 依据热力学原理并兼顾自洽反应场(SCRF)的IEFPCM模型, 我们设计了金属离子与EDTA在水溶液中的反应途径和热力学循环. 结果表明, 金属离子与EDTA的结合能(即配位稳定性)依次为: Cd^2＋＜Zn^2＋＜Co^2＋＜Ni^2＋＜Cu^2＋, 金属离子的水合吉布斯自由能计算值与实验值大致吻合, 而且上述目标金属配合物的络合吉布斯自由能的递变规律与实验一致. 基于气相优化结构进行了振动频率计算, 并对部分重要的振动峰作了归属指认. 结果表明, 随着配位稳定性的减弱, M(EDTA)^2－具有红外活性的金属敏感性振动峰ν(M—N)和ν(M—O)的峰位依次红移.     

KMgF3∶Ce3+,Tb3+纳米粒子中Ce3+→Tb3+的发光及能量传递

利用微乳液方法,合成了铈、铽共掺杂的氟镁钾纳米粒子,研究了体系中Ce³⁺→Tb³⁺的发光特性以及它们之间的相互作用,结果表明KMgF₃∶Ce³⁺,Tb³⁺纳米粒子中存在Ce³⁺→Tb³⁺的能量传递过程,即Ce³⁺可以将吸收的能量直接传递给Tb³⁺离子,使得Tb³⁺的绿色发光强度大为增加。     

用紫外-可见吸收光谱研究微过氧化物酶-8与La3+相互作用机理

首次用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱技术研究了微过氧化物酶-8(MP-8)与La³⁺的相互作用的机理。发现La³⁺优先与MP-8分子中血红素卟啉环上的两个丙酸基团的羧基氧发生键合作用,使血红素卟啉环的非平面性增加,π-π^*跃迁所需要的能量减少,但几率降低。La³⁺与MP-8肽链上的羰基氧发生弱相互作用,因此对卟啉环的结构基本上没有影响。     

分子亲脂-亲水性的量子化学描述II. 氨基酸侧链的亲水指标和亲脂指标

在启发式亲脂势HMLP (heuristic molecular lipophilicity potential)的基础上提出了分子、分子片段和原子的亲水指标和亲脂指标. 计算出了20个天然氨基酸侧链的亲水、亲脂指标和亲水、亲脂表面积, 并用线性自由能函数表达氨基酸侧链的溶剂化自由能, ΔG_sol,i^θ＝b₀＋b₁L_i＋b₂H_i＋b₃S_i^＋＋b₄S_i^－. . 应用线性自由能函数和氨基酸侧链的亲水和亲脂指标, 计算了20个氨基酸残基的3种相转移自由能(蒸气-水、蒸气-正辛醇、正辛醇-水)和正辛醇-水分配系数logP_ow, 取得了与实验值高度一致的良好效果. HMLP的亲水和亲脂指标是HMLP的指标化, 扩展了这一方法的使用范围. 氨基酸侧链的亲水、亲脂指标和线性自由能函数有望用于生物大分子受体与配体的结合自由能的估算、蛋白质的结构与功能、蛋白-蛋白相互作用和识别的研究.     

铽(Ⅲ)、铕(Ⅲ)-1-环丙基-6-氟-7(1-哌嗪基)1、4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸-乙酰丙酮三元固体荧光配合物的合成与光谱表征

Two ternary solid complexes， Tb³⁺ (Eu³⁺)-ciprofloxacina-acetylacetone， have been synthesied and chara-cterized by elemental analysis， IR. Ciprofloxacina is one kind of bacteriophage containing α-carbonyl carboxylic acid configurayion and acetylacetone contains β-diketonate configurayion. They are the ideal ligands for Tb³⁺ and Eu³⁺. The fluorescence spectra of Tb³⁺ and Eu³⁺ complexes showed that the ligands were suitable for efficient energy transfer from ligands to the Tb³⁺ or Eu³⁺ ion with a high fluorescence quantum yield， large stoke shift， narrow emission bonds and large fluorescence lifetime. So the complexes were the new kind of solid fluorescence materials. Moreover， the mechanisms of the fluorescence of Tb³⁺ (Eu³⁺)-ciprofloxacina-acetylacetone ternary solid complex were investigated.     

两种4-溴苯甲酸铽配合物的合成、晶体结构及性质

合成了两种双核铽配合物[Tb(4-BrBA)₂(Phen)(NO₃)]₂ (1)和[Tb(4-BrBA)₃(2,2′-bipy)(H₂O)]₂·2H₂O (2)(4-BrBA=4-溴苯甲酸根,Phen=1,10-邻菲咯啉,2,2′-bipy=2,2′-联吡啶),并用X-射线单晶衍射结构分析方法测定了其晶体结构。这2种配合物均是具有反演中心的二聚体。在四元混配配合物1中,2个Tb³⁺离子被4个4-溴苯甲酸根以双齿桥联和三齿桥联两种方式联结;每个Tb³⁺离子与邻菲咯啉的2个氮原子、硝酸根的2个氧原子和4个桥联4-溴苯甲酸根的5个氧原子配位;Tb³⁺离子的配位数为9。在配合物2中,2个Tb³⁺离子被4个4-溴苯甲酸根以双齿桥联方式联结;每个Tb³⁺离子与2,2′-联吡啶的2个氮原子、水分子的1个氧原子、4个双齿桥联4-溴苯甲酸根的4个氧原子以及1个单齿配位4-溴苯甲酸根的1个氧原子配位;Tb³⁺离子的配位数为8。配合物2中游离水分子与配位水分子以及4-溴苯甲酸根之间形成了氢键,氢键将双核分子2连接成一维链状结构。配合物1和2在紫外灯照射下均发出强烈的绿光,它们的荧光光谱在490、545、585和621 nm处出现4条谱线,这是由Tb³⁺离子的 ⁵D₄ → ⁷F_j(j=6～3)跃迁产生的。     

LiBa0.95-yBO3:0.05Tb3+,yBi3+荧光粉的制备及荧光性质

以硼酸和碳酸盐为原料,用高温固相法制备了可被（近）紫外光（369、254 nm）有效激发的Tb³⁺单掺杂LiBa_1-xBO₃：xTb³⁺（物质的量分数x=0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07）及Bi³⁺和Tb³⁺共掺杂LiBa_0.95-yBO₃：0.05Tb³⁺,yBi³⁺（物质的量分数y=0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07）的2个系列荧光粉,产物的结构和形貌分别用粉末X射线衍射（PXRD）和扫描电子显微镜进行表征。PXRD测定结果表明2个系列的产物均为纯相LiBaBO₃。通过对第一系列产物荧光光谱的测定,筛选出发光强度最好的产物,据此确定铽离子的最佳掺杂量;在此基础上制备出铋离子掺杂量不同的第二系列荧光粉。荧光光谱测定的实验结果表明,Tb³⁺/Bi³⁺共掺杂的荧光粉的发光强度好于Tb³⁺单掺杂的荧光粉,这说明Bi³⁺对Tb³⁺有敏化作用;而且随着Bi³⁺掺杂量的增加,产物的荧光强度表现出先增加后减小的趋势,当Bi³⁺的掺杂量y=0.03时,产物的荧光强度达到最大。Bi³⁺和Tb³⁺之间存在偶极-四极相互作用而进行能量传递。系列荧光粉的CIE坐标显示其发光颜色在一定程度上呈现出由绿色光到白光的渐变趋势。     

两种溴代苯甲酸-铽配合物的合成、晶体结构与性质表征

溶液法合成了2种配合物[Tb(2-BrBA)₂(CH₃COO)(2，2′-bipy)]₂ (1)和[Tb(3-BrBA)₃(2，2′-bipy)]₂·2(3-HBrBA)·2H₂O (2)(2-BrBA=2-bromobenzoate，3-BrBA=3-bromobenzoate，2，2′-bipy=2，2′-bipyridine)，并用X-射线单晶衍射方法测定了其晶体结构。配合物1和2均属于三斜晶系和P1空间群。四元混配配合物1是具有反演中心的二聚体，其中Tb³⁺离子同时与2种不同的羧酸配体配位。4个2-BrBA以双齿桥联的方式把2个Tb³⁺离子联结起来，而乙酸根和2，2′-bipy分子则分别以双齿螯合的方式与Tb³⁺离子配位。配合物2是三元混配配合物，2个Tb³⁺离子通过4个双齿桥联的3-BrBA联结而成具有反演中心的二聚体，每个Tb³⁺离子还同时与1个双齿螯合的3-BrBA和1个2，2′-bipy分子配位。配合物1和2在紫外灯照射下能发出强烈的绿光，而且在它们的荧光光谱中都存在4条谱线：489、545、585和621 nm，分别对应于Tb³⁺离子的 ⁵D₄ → ⁷F₆、 ⁵D₄ → ⁷F₅、 ⁵D₄→ ⁷F₄和 ⁵D₄→ ⁷F₃跃迁。     

NaBaPOM4:Tb3+绿色荧光粉制备及其发光特性

采用高温固相法合成了NaBaPOM₄:Tb³⁺绿色荧光粉, 并研究了材料的发光性质. NaBaPOM₄:Tb³⁺材料呈多峰发射, 发射峰位于437、490、543、587和624 nm, 分别对应Tb³⁺的⁵D₃→⁷F₄和⁵D₄→⁷F_{J=6, 5, 4, 3}跃迁发射, 主峰为543 nm; 监测543 nm发射峰, 所得激发光谱由4f⁷5d¹宽带吸收(200-330 nm)和4f-4f 电子吸收(330-400 nm)组成, 主峰为380 nm. 研究了Tb³⁺掺杂浓度, 电荷补偿剂Li⁺、Na⁺、K⁺和Cl^-, 及敏化剂Ce³⁺对NaBaPOM₄:Tb³⁺材料发射强度的影响. 结果显示: 调节激活剂浓度、添加电荷补偿剂或敏化剂均可以在很大程度上提高材料的发射强度.     

铜转运蛋白C端金属结合域与Ag+及Hg2+的相互作用

铜转运蛋白(CTR1)不仅参与铜的细胞摄取,而且在其它重金属离子的摄取过程中也发挥重要作用. 本文采用紫外-可见(UV-Vis)光谱,核磁共振(NMR)和质谱(MS)的方法,研究了人源CTR1 (hCTR1)的C端金属结合域(C8)与Ag⁺和Hg²⁺的相互作用. 研究表明,Ag⁺和Hg²⁺都能与C8结合,但二者与C8的结合机制明显不同. 每个C8分子可以结合两个Ag⁺离子,但一个Hg²⁺却可以与两个C8形成桥联. 此外,Ag⁺离子与C8的配位是一个中等速度的交换过程,而Hg²⁺离子则为快速交换过程. C8的半胱氨酸残基是两种离子的重要结合位点,同时组氨酸残基也参与两种金属离子的配位,其中Ag⁺优先结合组氨酸,而Hg²⁺则对半胱氨酸的结合具有显著的优势. 虽然HCH基序对C8 与金属配位至关重要,一些远端的其它氨基酸也可以参与C8 与银离子的配位,这可能与CTR1 在摄取Ag⁺过程中的金属转移机制相关. 这些结果为理解hCTR1 蛋白摄取重金属离子的作用机制提供了必要的信息.     

新型双核配合物的形成、与DNA的作用机制及荧光性质研究

利用紫外、荧光和粘度等方法研究了含不同配体的钌(II)配合物[Ru(phen)₂CImP]^2＋(CImP＝3,4-二羟基-咪唑并[4,5-i][1,10]邻菲咯啉)和[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋(TPPZ＝四吡啶[3,2-a:2',3'-c:3',2'-h:2'',3''-j]吩嗪)与DNA的作用机制, 并研究了配合物与Zn^2＋配合后荧光性质变化. 结果表明[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋与DNA以插入模式作用, 而[Ru(phen)₂CImP]^2＋与DNA则以沟面结合模式作用. 向配合物溶液中滴加Zn^2＋后, 配合物[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋和[Ru(phen)₂CImP]^2＋均可以与Zn^2＋形成双核配合物[Ru(phen)₂(TPPZ)Zn]^4＋和[Ru(phen)₂(CImP)Zn]^4＋, 配合物的荧光减弱. 与DNA作用后, 配合物仍可以与Zn^2＋配位形成双核配合物, 但[Ru(phen)₂(TPPZ)Zn]^4＋保持插入模式与DNA作用, 配合物的荧光减弱. 而[Ru(phen)₂(CImP)Zn]^4＋与DNA则由沟面结合改为插入结合, 配合物的荧光增强.     

Pb2+对胰蛋白酶活性影响的作用机理研究

在胰蛋白酶介质中加入Pb²⁺， 研究其对胰蛋白酶活性影响的作用机理。结果表明低浓度的Pb²⁺对酶有激活作用，高浓度则严重抑制酶活性。在高浓度下，Pb²⁺能完全竞争出胰蛋白酶中的Ca²⁺而结合到了胰蛋白酶上，其EXAFS的测试表明Pb²⁺与多肽链氨基酸残基上的氨基或羧基发生了配位，配位数为2，Pb-N或Pb-O键长为0.241nm。圆二色谱测试表明高浓度的Pb²⁺结合使胰蛋白酶的二级结构被破坏，α-螺旋含量、β-转角及无规则卷曲下降，β-折叠增加，因而使酶失去活性。     

金属离子对联吡啶钌电致化学发光影响的研究

在玻碳电极上, 联吡啶钌[Ru(bpy)₃^2＋]于＋1.50 V (vs. Ag/AgCl)左右被氧化为Ru(bpy)₃^3＋, 该氧化态离子与碱性水溶液中(pH 8.2)的OH•反应生成激发态的[Ru(bpy)₃^2＋*]而发光. 研究比较了15种金属离子对Ru(bpy)₃^2＋碱性水溶液电致化学发光的影响, 并对这些影响进行了初步的解释.     

双钙钛矿型Ca2Gd1-xTaO6：xTb3+绿色荧光粉的合成与荧光性质

通过高温固相法合成了双钙钛矿型Ca₂Gd_1-xTaO₆：xTb³⁺（CGTO：xTb³⁺）绿色荧光粉。采用X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱、荧光衰减曲线、量子效率（η）测试分别表征了CGTO： xTb³⁺荧光粉的物相、形貌和荧光性质。在紫外光激发下,CGTO： xTb³⁺荧光粉实现了较强的绿光发射,绿光为Tb³⁺离子的⁵D₄-⁷F₅跃迁。通过变温发射光谱研究发现CGTO：0.15Tb³⁺荧光粉的热猝灭活化能为0.181 9 eV。在255 nm的激发下,最佳Tb³⁺掺杂浓度的CGTO：0.15Tb³⁺荧光粉的量子效率为32.32%。