【摘要】：能量轉(zhuǎn)移和電子轉(zhuǎn)移在許多物理、化學(xué)、生物過程中起著重要的作用。相比于塊狀材料,納米顆粒由于其獨(dú)特的物理、化學(xué)特性而被廣泛的研究,同時(shí),這些特性使得納米顆粒在很多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,例如,光學(xué)、電子、生物、醫(yī)學(xué)等等,因此,研究者對(duì)金屬納米顆粒與蛋白之間的相互作用、探究生物過程機(jī)制以及開發(fā)其在生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用給予了很多的關(guān)注,包括生物傳感、基因治療、生物成像、藥物識(shí)別等等。本文以銀納米顆粒和iLOV蛋白為研究對(duì)象,利用穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)熒光光譜等技術(shù)深入研究了兩者之間相互作用的過程以及影響這個(gè)過程的因素和機(jī)制。本文由以下的幾個(gè)部分組成:1.銀納米顆粒的制備:利用凝膠溶膠法制備出了銀納米顆粒,通過改變溫度獲得到粒徑分別為67 nm、29 nm和15 nm的三種銀納米顆粒,并利用吸收光譜和動(dòng)態(tài)光散射的手段對(duì)其進(jìn)行了表征。2.蛋白的純化:通過一系列操作純化出目的蛋白,并對(duì)目的蛋白的吸收、熒光、壽命等光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。根據(jù)iLOV蛋白的氨基酸序列預(yù)測(cè)出目的蛋白的分子量為13kD,利用聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)法對(duì)目的蛋白進(jìn)行表征,確認(rèn)了iLOV蛋白的結(jié)構(gòu)和功能,所得的結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的iLOV蛋白特性一致。3.銀納米顆粒與iLOV蛋白之間相互作用的研究:利用iLOV蛋白的熒光特性,通過逐漸向iLOV蛋白中加入少量銀納米顆粒,發(fā)現(xiàn)iLOV蛋白的熒光強(qiáng)度隨著銀納米顆粒的加入逐漸減小;隨著Ag納米顆粒的增加,iLOV蛋白的熒光壽命也逐漸減小,證實(shí)兩者之間存在著相互作用。為了進(jìn)一步研究二者之間的相互作用,分別研究了iLOV蛋白與不同粒徑銀納米顆粒之間的作用過程,發(fā)現(xiàn)在67 nm、29 nm、15 nm三種粒徑存在的情況下,iLOV蛋白的熒光都有不同程度的強(qiáng)度淬滅和熒光壽命的減小,且熒光淬滅程度隨銀顆粒尺寸的增加逐漸增強(qiáng)4.銀納米顆粒淬滅iLOV熒光的機(jī)制:金屬納米顆粒表面的熒光淬滅可能來自于熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)、電子轉(zhuǎn)移或表面能量轉(zhuǎn)移。通過分析,排除了二者之間發(fā)生FRET的可能性;運(yùn)用表面能量轉(zhuǎn)移公式計(jì)算出的這一體系的能量轉(zhuǎn)移效率的理論值和實(shí)際值,排除了表面能量轉(zhuǎn)移的可能性;確定了銀納米顆粒淬滅iLOV蛋白熒光的主要通道是兩者之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移;通過動(dòng)力學(xué)分析,進(jìn)一步確定了不同尺寸銀納米顆粒與iLOV蛋白之間電子轉(zhuǎn)移的速率。5.確定電子轉(zhuǎn)移路徑:根據(jù)iLOV蛋白的氨基酸序列,83位存在一個(gè)色氨酸,可能在電子轉(zhuǎn)移的過程中起著中間媒介作用。通過點(diǎn)突變、表達(dá)和純化獲得并確定了iLOV-W83A對(duì)照蛋白。結(jié)果發(fā)現(xiàn),iLOV-W83A在銀納米顆粒存在的情況下,其熒光壽命并沒有發(fā)生變化,也與銀顆粒的大小無關(guān)。證實(shí)了iLOV與銀納米顆粒之間存在電子轉(zhuǎn)移,而且是由83位的色氨酸實(shí)現(xiàn)的。綜上,本文利用穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)熒光光譜技術(shù)系統(tǒng)研究了不同尺寸的銀納米顆粒與iLOV熒光蛋白之間的相互作用,觀察到銀納米顆粒對(duì)iLOV熒光蛋白的淬滅現(xiàn)象,分析并確定了電子轉(zhuǎn)移是二者之間相互作用的主要機(jī)制,并與銀顆粒尺寸之間存在一定的依賴關(guān)系;通過點(diǎn)突變及相關(guān)的對(duì)照實(shí)驗(yàn),確定了二者之間的電子轉(zhuǎn)移是由色氨酸介遞,證實(shí)了LOV蛋白的光響應(yīng)特性和功能是由83位色氨酸殘基的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的。研究結(jié)果對(duì)于揭示LOV蛋白的功能及在生物分子傳感器、納米光子學(xué)及分子成像技術(shù)等方面具有一定的科學(xué)意義。
【圖文】：

第二章 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法2.1 熒光光譜的產(chǎn)生機(jī)理以及相關(guān)概念2.1.1 熒光、磷光、振動(dòng)弛豫等過程的產(chǎn)生通常情況下，大多數(shù)的分子處在基態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，當(dāng)處于基態(tài)的分子吸收能量后被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，分子處于激發(fā)態(tài)很不穩(wěn)定，它會(huì)通過非輻射躍遷和輻射躍遷兩種形式釋放能量后重新躍遷到基態(tài)。非輻射躍遷是指多余的能量以熱的形式釋放例如振動(dòng)弛豫、系間竄越、內(nèi)轉(zhuǎn)換等。輻射躍遷是指能量以光的形式釋放能量，這就是熒光和磷光。

圖 2-2 熒光共振能量轉(zhuǎn)移的示意圖ig.2-2 Mechanism diagram of fluorescence resonance energy tran Cy3 標(biāo)記一個(gè)蛋白，用 Cy5 標(biāo)記另一個(gè)蛋白。用 532豫損失一部分能量后發(fā)出 560 nm 的熒光。560 nm 的熒發(fā)出 640 nm 的熒光。通過對(duì)傳遞效率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，，距離的關(guān)系來研究?jī)蓚�(gè)蛋白距離的瞬時(shí)變化。為探究合到一起提供了一種有效的探究手段。轉(zhuǎn)移的機(jī)理配著很多重要的生化過程包括光合作用和細(xì)胞色素介在電子轉(zhuǎn)移機(jī)理的研究上取得了很大的進(jìn)展[12]。光引感器和生物燃料電池的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。那么在什么馬庫斯理論對(duì)此做出了闡述[13]。電子隧道效應(yīng)機(jī)制主
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1;O629.71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2661368