细胞色素c(Cyt c)在线粒体呼吸链中起着非常重要的作用,对它的研究备受关注。Cyt c固定在自组装分子层上可以作为模型研究其电子传递行为,Cyt c在羧基为末端的自组装单层修饰的金电极上的电化学行为被广泛研究。羧基为末端的自组装单层表面带有负电荷,这种单层被证明是固定和电化学表征Cyt c的有效平台。人们采用电化学和谱学电化学的方法研究了Cyt c直接电子转移过程中热力学和动力学方面的信息。　　 金纳米粒子(Au NPs)具有易于制备、导电性高、生物兼容性好等优势而被广泛应用于生物医学领域,如DNA检测、酶的固定、信号放大等。但也有研究表明,生物分子和Au NPs长时间接触会导致生物分子构象变化、部分解折叠、甚至变性。一个有效的改进方法是Au NPs的表面修饰,如在.Au NPs表面修饰一些有效的“阻挡层”,避免Au NPs和生物分子直接接触,从而减小生物分子变性的可能性。　　 pH值对生物分子的结构有很大影响,研究不同pH值下生物分子的物理化学性质将帮助人们认识生物分子随着pH值变化的规律,从而对生物分子的应用提供一定的指导。普遍认为Au NPs的生物兼容性好而被广泛引入到Cyt c体系,然而AuNPs对吸附态Cyt c随pH变化产生怎样的影响,这是一个值得关注的问题。　　 本工作研究了Cyt c的直接电化学以及氧化还原过程中构象的变化,并在体系中引入Au NPs,研究了AuNPs对Cyt c构象和电化学活性的影响,并研究了pH对Cyt c和Cyt c-Au NPs复合物体系构象的影响。此外,我们采用一步法和两步法制备了金修饰电极,并研究了Cyt c在修饰电极上的直接电化学行为。主要研究内容和结论分为以下三个部分:　　 (1)采用石英晶体微天平(QCM)、循环伏安(CV)以及电化学表面等离子体共振(EC-SPR)技术研究了Cyt c在电极表面的组装以及直接电化学行为。在QCM的测试中,我们测得Cyt c总的表面覆盖度为21.0 pmol·cm-2,通过CV积分,得到电极上显示电活性Cyt c的表面覆盖度为6.4 pmol·cm-2,电活性Cyt c在总的Cyt c的固定量中所占的比例是30.5％,表明电极上吸附的Cyt c只有部分显示电活性。从而推测了Cyt c在自组装膜上的吸附取向。EC-SPR研究了Cyt c在氧化还原过程中构象的变化,Cyt c氧化还原过程中对应的SPR角度的变化是0.0048°,相应的蛋白质层膜厚度的变化是0.024 nm。AuNPs吸附在电极表面之后,EC-SPR的角度变化和电位变化的关系呈S形,对应的角度变化是0.009°,研究表明,Au NPs能够增强SPR信号,其作用机理为Au NPs的局域表面等离子体和金膜表面传播的等离子体耦合作用的结果。　　 (2)制备了粒径均匀、平均粒子尺度为4.7±0.6 nm,表面修饰3-巯基丙酸(MPA)的AuNPs。利用电化学和紫外-可见吸收光谱研究了pH和Au NPs对Cyt c结构的影响。紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱结果表明,pH为7.5-3.0时,Cyt c和Cytc-Au NPs复合物的结构没有发生明显变化。当pH=2.0时,Cyt c和Cyt c-Au NPs复合物的Soret谱峰位置均发生明显移动,说明pH诱导其构象发生变化。CV结果表明,表面修饰了MPA的AuNPs能促进Cyt c和电极之间的电子传输,与修饰了柠檬酸根的AuNPs相比,其生物兼容性更好。pH的变化会引起CV中Cytc峰电流的改变和峰电位的移动。随着pH值的降低,Cyt c电活性的量逐渐减小,并且pH诱导Cyt c发生不可逆变性。Au NPs的引入使自由态的Cyt c耐酸性增强,而使得吸附态的Cyt c耐酸能力减弱。　　 (3)我们在本体金电极上采用循环伏安法沉积Au NPs制备了金修饰电极,对比分别沉积0、150、320和520圈电极的CV,结果表明,随着沉积圈数的增多,响应的电极面积逐渐增大。对应沉积圈数为0、150、320和520的电极面积分别为1.12、1.55、1.94和3.04 cm2。我们对修饰电极进行了Cyt c的组装,对比了各修饰电极的氧化还原峰电位,结果表明Cyt c在修饰电极上的电子传输能力明显增强。我们将浓缩的Au NPs滴到电极表面的方法对本体金电极进行了修饰,采用CV检测了滴加不同次数的金修饰电极的面积,结果表明,随着滴加次数的增加,相应的电极面积也逐渐增大,未修饰前的电极面积是1.192 cm2,滴加了9次Au NPs之后的电极面积是4.874 cm2。Cyt c固定在修饰了9次Au NPs的电极上,50mV·s-1时Cyt c氧化还原峰电位的差值为6 mV,说明Cyt c在此修饰电极上具有良好的电子传输的可逆性。