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研究蛋白质与电极之间的直接电子传递对了解生物体内的能量转换和物质代谢具有重要的理论和实践价值。蛋白质与电极表面的直接接触通常会引起其结构和功能的重大改变，导致其在电极上的电子传递受到抑制，并失去生物活性。磷灰石、纳米氧化铝模板与金胶纳米粒子的生物相容性好，能为蛋白质分子提供一个类似于其天然系统的微环境，给蛋白质分子更自由的取向，因而降低了蛋白质分子壳层直接电子传递的绝缘性质，加速其电子传递过程。为揭示蛋白质在生物体内可逆的电子传递反应的实质，模拟其在生物体内的微环境，本论文就磷灰石仿生界面及纳米氧化铝-金胶复合组装体蛋白质分子的固定、电子传递和电催化开展了如下工作。1磷灰石对Cyt c直接电化学的影响首次以氟磷灰石，羟基磷灰石，氯磷灰石纳米生物活性陶瓷作为电子传递促进剂，研究了Cyt c在磷灰石修饰玻碳电极上的直接电化学及反应机理。在pH = 7.0的5 mmol / L PBS缓冲溶液中， Cyt c在HAp修饰玻碳电极上表现出一对准可逆的氧化还原峰，为Cyt c血红素辅基Fe(Ⅲ) / Fe（Ⅱ）的特征峰。其氧化还原式电位为74 mV，峰电位差为76 mV，在40 ～ 400 mV s-1扫速范围内，该准可逆单电子转移过程受扩散控制。磷灰石表面荷负电的P位点与Cyt c荷正电的赖氨酸残基之间的静电作用缩短了Cyt c血红素中心<WP=146>与电极表面的距离，使其电子传递加快。由Nicholson 方程求得Cyt c在氟磷灰石、羟基磷灰石、氯磷灰修饰玻碳电极表面电子传递速率常数ko分别3.0×10-6、3.9×10-6和4.2×10-6 cm·s-1，这是Cyt c与磷灰石之间逐渐减弱的静电引力的结果。静电作用越强，磷灰石对Cyt c电子传递的促进作用越大。2 纳米氧化铝模板促进Cyt c的直接电化学及电催化在固定有纳米氧化铝（AAO）模板的金电极表面自组装4,4?-二硫二吡啶(PySSPy)制得AAO/PySSPy/Au电极，该电极对Cyt c具有理想的电化学响应。在含NaClO4的PBS 缓冲液（pH = 6.8）中，20 ～ 500 mV s-1扫速下，Cyt c在该电极表面的电子传递受扩散控制，式电位为65 mV，峰电位差（ΔEp）与扫速无关，为70 mV，和没有AAO模板相比ΔEp降低了21 mV，表明AAO对Cyt c电子传递具有促进作用，这是AAO模板增加了PySSPy 自组装有序性的缘故。讨论了氧化铝模板孔径大小及溶液pH值对Cyt c电子传递的影响，计时库仑法测得Cyt c在纳米AAO模板孔径内的扩散系数为3.4×10-7cm2s-1。吸附在AAO/PySSPy/Au电极上的Cyt c在PBS 缓冲液中有一对近于可逆的氧化还原峰，式电位为49 mV ，和溶液中Cyt c的式电位相比负移16 mV ，为键合于电极表面Cyt c血红素结构的微小变化所致。该电极反应在50 ～ 500 mV s-1扫速范围内受表面过程控制。固定在AAO/PySSPy/Au电极上的Cyt c具有类过氧化物酶活性，对过氧化氢还原具有快速的安培响应和电催化作用，催化电流与过氧化氢浓度在2 ～ 10 mmol / L范围内成线性。 3 Cyt c纳米AAO模板-金胶复合组装体的电化学及电催化性质研究首次以纳米AAO为模板，通过自组装技术在金电极表面构建AAO/金纳米粒子复合组装体，研究了该复合组装体表面固定化Cyt c的直接电化学及溶液pH值对Cyt c电子传递的影响。在5 mM PBS (pH = 7.0) 缓冲液中，固定<WP=147>在纳米AAO-金胶复合体上的Cyt c呈现一对稳定的氧化还原峰。扫速为100 mV/s时，其式电位为69 mV，与溶液中Cyt c的式电位相近，说明固定化Cyt c基本保持其生物活性不变。在100 ~ 900 mV/s扫速范围内，该电极反应为典型的表面控制准可逆过程。固定在AAO-金胶纳米复合材料修饰金电极表面的Cyt c具有类过氧化物酶活性，对过氧化氢的还原具有快速的电催化响应，其线性响应范围为2 ～ 20 mmol / L，3σ测得检测限为0.9 mmol / L。4 肌红蛋白纳米AAO模板-金胶复合组装体的电化学及电催化性质研究研究了固定化肌红蛋白（Mb）与AAO-金纳米粒子复合组装体修饰玻碳电极之间直接电子传递行为。在0.2 mol/L NaAc-HAc（pH = 5.4）缓冲液中，固定在纳米AAO-金胶复合体中的Mb呈现一对稳定的氧化还原峰，其式电位为- 0.21 V (vs.Ag/AgCl)。在100 ~ 700 mV/s扫速范围内，电极反应为典型的表面控制的准可逆过程，电子传递速率常数为2.9×10-7cm·s-1。固定化Mb保持其生物活性不变并能催化过氧化氢及溶解氧的还原，该传感器对过氧化氢还原具有快速的安培响应，5 s 内可达95％的稳态电流，其表观米氏常数KMapp值为3.33 mM，线性范围为2.5～12.5 mmol/L。5 草酸保护的金纳米粒子/Cyt c多层膜自组装及电化学表征基于静电吸附作用和层层自组装技术，首次在4-巯基苯胺修饰金电极表面交替组装表面带羧基的金纳米粒子/Cyt c多层膜。循环伏安、电化学交流阻抗谱研究结果表明该多层膜均一稳定，固定化Cyt c具有良好的生物活性、电活性及对过氧化氢的催化活性，且生物传感信号随组装层数增加而增大。