摘要：

蛋白质是许多生物现象的重要物质基础.氨基酸是重要的生物活性物质,是组成蛋白质的基本结构单位,被认为是理论研究中最重要的生物模型化合物;酰胺因为含有一些多肽链单元,多肽链单元含有酰基和非极性残基,已成为研究水溶液里肽链性质的模型化合物.糖类和羟基化合物能够稳定球形蛋白质的天然构象,而有机溶剂对蛋白质的溶解性,变性行为,折叠和解折叠及酶的活性等都有很大影响.通过研究水溶液中氨基酸,酰胺与有机溶剂化合物的热力学性质,既可以获得水溶液中溶剂化的溶质分子间的相互作用方面的信息,又有助于了解有机溶剂化合物对蛋白质的稳定机理及氨基酸,酰胺在蛋白质中的构象稳定性和解折叠过程中所担当的角色. 本论文主要由以下几部分组成: 第一部分:概述了蛋白质模型分子体系溶液热力学的研究状况. 第二部分:选择六种典型氨基酸——甘氨酸,L-丙氨酸,L-丝氨酸,L-缬氨酸,L-脯氨酸,L-苏氨酸为研究对象,用LKB-2277热活性检测仪的流动混合测量系统测定了298.15 K,303.15 K和310.15 K时它们与2,2,2-三氟乙醇(TEF)在水溶液中的混合焓及各自的稀释焓,根据McMillan-Mayer理论关联得到各级异系焓相互作用系数,从溶质一溶质相互作用角度,研究了氨基酸与2,2,2-三氟乙醇分子间的相互作用机制,并探讨了温度的影响. 结果表明:(1)氨基酸与2,2,2-三氟乙醇分子间的h_(xy)均为正值,说明两种溶质分子混合过程中吸热效应占优势,不同氨基酸与2,2,2-三氟乙醇分子间的h_(xy)值的不同主要取决于不同氨基酸分子侧链结构的差异.(2)三个温度下氨基酸与2,2,2-三氟乙醇分子间的h_(xy)值有较大的差异.310.15 K时氨基酸与2,2,2-三氟乙醇分子间的焓对相互作用系数均大于298.15 K和303.15 K时的数值.说明当温度升高时,由于氢键的协同作用加大了分子间的疏水相互作用,增强了羟基的部分去水化作用,且温度越高,氢键的协同作用越明显,所以310.15 K时氨基酸与2,2,2-三氟乙醇的h_(xy)出现较大的正值,这可能是2,2,2-三氟乙醇可以作为可逆变性剂的一个主要原因.(3)脯氨酸具有独特的吡咯环结构,它们在确定多肽性质方面具有特殊的重要性.结果表明吡咯环具有较大的疏水作用,而且脯氨酸与2,2,2-三氟乙醇分子作用的h_(xy)值是随着温度的递增而递增的. 第三部分:研究氨基酸298.15K(甘氨酸,L-丙氨酸,L-丝氨酸,L-缬氨酸,L-脯氨酸,L-苏氨酸)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)分别与二甲亚砜分子间的异系焓相互作用,根据得到的焓对相互作用系数讨论了氨基酸和N,N-二甲基乙酰胺分别与二甲亚砜分子的作用机制,得到结论如下: (1)水溶液中上述六种氨基酸,DMAC与二甲亚砜的相互作用均为吸热过程,焓对作用系数表现为正值.在298.15 K时,模型化合物与二甲亚砜异系焓对相互作用系数出现了以下顺序:h_(xy)(Gly)h_(xy)(Ala)h_(xy)(Val)h_(xy)(Ser)h_(xy)(Thr)h_(xy)(DMAC).并从各自的结构上解释了产生此顺序的原因. (2)与氨基酸相比,DMAC分子中极性的酰胺键是一个共轭体系,而且这个共轭体系受3个甲基的包围,产生很大的位阻效应,这大大降低了DMAC与二甲亚砜分子间的亲水-亲水相互作用;而与氮原子相连的两个甲基大大增强了两者之间的疏水-疏水相互作用;所以,h_(xy)(DMAC)表现出较大的正值. 第四部分:采用2277热活性检测仪的流动混合测量系统测定了298.15 K时N,N-二甲基乙酰胺与葡萄糖,蔗糖分子的混合过程焓变及各自的稀释焓,根据McMillan-Mayer理论关联得到各级焓作用系数,探讨了其相互作用机理. 研究结果表明: 在水溶液中DMAC与葡萄糖,蔗糖相互作用均为吸热过程,焓对作用系数表现为正值.在298.15 K时,DMAC与葡萄糖,蔗糖异系焓对相互作用系数出现了h_(xy)(葡萄糖)h_(xy)(蔗糖)的大小顺序.蔗糖虽然是—分子D-葡萄糖和—分子D-果糖通过1,4-苷键形成的的二聚体,但由于分子间氢键和位阻效应等复杂因素,相对于单糖来说,苷键的形成消耗了2个羟基,表现出特有的热力学性质,而不是2分子单糖简单的热力学性质的加和.

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