柏冬，張寶營(yíng)

(棗莊學(xué)院 實(shí)驗(yàn)室管理處，山東 棗莊 277160)

0 引言

生命的基本特征是蛋白質(zhì)的不斷自我更新.許多生命過(guò)程都與電子傳遞有關(guān)，如光合作用、呼吸鏈、生物體內(nèi)的通訊等生命過(guò)程都與蛋白質(zhì)的電特性有關(guān)，蛋白質(zhì)的電特性主要來(lái)自于其上已電離的氨基酸的堿基和酸基的性質(zhì)［1］.聚乙二醇(PEG)是最常用的一種蛋白質(zhì)類(lèi)藥物修飾劑，其毒性小、無(wú)抗原性、具有良好的兩親性.當(dāng)?shù)鞍最?lèi)藥物經(jīng)PEG修飾后，修飾劑的許多優(yōu)良性質(zhì)也會(huì)隨之移植到修飾蛋白中去，可大大改善蛋白類(lèi)藥物的一些性質(zhì).氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位，為了深入理解蛋白質(zhì)與PEG結(jié)合過(guò)程中的物理化學(xué)現(xiàn)象，本文選擇甘氨酸作為蛋白質(zhì)的模型化合物，用電導(dǎo)率儀測(cè)定其在PEG400水溶液中的電導(dǎo)率，計(jì)算了甘氨酸的摩爾電導(dǎo)率，探討溫度及PEG400的濃度對(duì)甘氨酸摩爾電導(dǎo)率的影響，對(duì)正確理解蛋白質(zhì)和PEG相互作用的機(jī)制提供重要的理論依據(jù)，從而指導(dǎo)PEG在蛋白質(zhì)類(lèi)藥物修飾中的應(yīng)用.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑

甘氨酸(生化試劑，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所)聚乙二醇400(天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所)，二次蒸餾水(經(jīng)石英亞沸蒸餾器提純).

1.2 儀器及測(cè)量

使用DDS－IIA型數(shù)顯電導(dǎo)率儀在DF－03精密超級(jí)恒溫水槽中用DJS－IC型光亮電極測(cè)定溶液和溶劑在不同溫度時(shí)的電導(dǎo)率.

溶液采用重量法配制，稱(chēng)量使用電子天平，稱(chēng)量誤差為±0.1mg.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

不同溫度下，不同濃度的PEG400水溶液中甘氨酸的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，其中λ1液～λ4液代表甘氨酸分別在濃度為5%、10%、15%、20%的PEG水溶液的中的電導(dǎo)率，λ1劑～λ4劑代表PEG400濃度為5%、10%、15%、20%混合溶劑的電導(dǎo)率.PEG400水溶液中甘氨酸的摩爾電導(dǎo)率根據(jù)公式Λm=(λ液－λ劑)×10－3/C［2］，利用表1中的數(shù)據(jù)計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2，其中Λ1m－Λ4m分別代表在PEG400濃度為5%、10%、15%、20%混合溶劑中甘氨酸的摩爾電導(dǎo)率.甘氨酸的摩爾電導(dǎo)率隨溫度的變化關(guān)系見(jiàn)圖1.

表1 PEG400水溶液及甘氨酸－PEG400水溶液的電導(dǎo)率Table 1 Conductivities of aqueous PEG400 and aqueous glycine－PEG400 solutions

表2 不同溫度下甘氨酸在PEG400水溶液中的摩爾電導(dǎo)率Table2 Molar conductivities of glycine in aqueous PEG400 solutions at different temperature

圖1 甘氨酸的摩爾電導(dǎo)率隨溫度的變化關(guān)系Fig.1 Molar conductivities of glycine in aqueous PEG400 solutions at different temperature

甘氨酸的PEG水溶液中有微量的陰、陽(yáng)離子，但主要以?xún)尚噪x子形式存在，使其具有導(dǎo)電性質(zhì).從圖1中可以看出，在同一溶劑中，甘氨酸的摩爾電導(dǎo)率隨溫度的增大而增大.這是由于溫度升高，正、負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)速率增大，同時(shí)，PEG400混合溶劑的粘度降低，也使離子遷移速率加快，故摩爾電導(dǎo)率增大.

甘氨酸的摩爾電導(dǎo)率隨PEG400濃度的增大而減少.這表明甘氨酸與PEG400之間存在著相互作用，從而改變了溶液的導(dǎo)電性能.甘氨酸是很強(qiáng)的親水性物質(zhì)，PEG400結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)羥基，也是親水性很強(qiáng)的物質(zhì).按照結(jié)構(gòu)相互作用理論［4］，親水水化共球的交蓋，部分水分子由親水水化層向體相釋放，為放熱過(guò)程，從能量的角度講對(duì)親水－親水相互作用是非常有利的.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，甘氨酸與PEG400中的羥基之間的親水－親水相互作用對(duì)摩爾電導(dǎo)率的影響是主要的，由于二者之間的弱相互作用，影響了甘氨酸兩性離子的電荷分布.甘氨酸與PEG400之間的相互作用隨著溶劑濃度的增大而增大，導(dǎo)致甘氨酸的摩爾電導(dǎo)率隨PEG400濃度的增大而減小.

［1］Sheng Tong(沈同)，Wang Jingyan(王鏡巖).Biochemisry(生物化學(xué))［M］·beijing(北京)Higher Education Press(高等教育出版社)，1990:197.

［2］王衛(wèi)東，李金艷.NaC l在混合溶劑(1，2丙二醇和水)中熱力學(xué)性質(zhì)的研究［J］，鹽湖研究，2009，17(1):35.

［3］Visser，C.;Perron，G.;Desnoyers，J.E.J.Am.Chem.Soc.1977，99，5894.

［4］Desnoyers，J.E.;Aerl，M.;Perron，G.;Jolicoeur，C.J.Phys.Chem.1969，73，3346.