近年来,小分子物质与蛋白质的相互作用的研究越来越多。小分子物质进入人体后,会与体内的蛋白质发生结合,因此探讨小分子物质与蛋白质之间的相互作用对了解其在人体内的转运、分布以及毒性等具有重要意义。因此本文选取头孢匹胺钠（Cefpiramide Sodium,简称CPMS）-溶菌酶（Lysozyme,简称LYSO）、头孢西丁钠（Cefoxitin Sodium,简称CFXS）-LYSO、日落黄（Sunset Yellow,简称SY）-胰蛋白酶（Trypsin,简称TRP）、柠檬黄（Tartrazine,简称TTZ）-胃蛋白酶（Pepsin,简称PEP）四个体系,研究了头孢类药物、食用色素与人体常见的酶的相互作用机制。具体研究内容分为以下六个部分:第一章:主要介绍了实验中所使用的酶及实验中的研究方法并对小分子药物与酶的研究发展进行了展望。第二章:在模拟生理条件下,采用多种光谱法和分子对接模拟技术研究了CPMS与LYSO的相互作用。结果表明:CPMS与LYSO以静态猝灭的方式形成了1:1的复合物,结合位点数n≈1。通过热力学参数的讨论可知结合体系的主要作用力为疏水作用力和氢键。紫外吸收光谱实验和同步荧光光谱实验都表明CPMS改变了LYSO的构象。分子对接结果表明,两者的结合位点位于LYSO活性中心附近,结合作用会影响酶的活性。通过光谱实验的数据建立了体系的结合率模型,药物结合率W（Q）为0.22%⁰.15%,蛋白结合率为81.86%⁸8.10%,表明两者的结合基本不影响药效的发挥但会影响蛋白质本身的生理功能。第三章:在pH=7.40的条件下,利用同步荧光光谱技术研究了CFXS与LYSO中色氨酸（Tryptophan,简称Trp）、酪氨酸（Tyrosine,简称Tyr）残基的结合情况。结果表明:LYSO中的Trp与Tyr残基均参加了结合反应,且CFXS以静态猝灭的方式猝灭Trp与Tyr残基的荧光;Trp残基的荧光猝灭比率份数N_{SFQR（Trp）}大于Tyr残基的荧光猝灭比率份数N_{SFQR（Tyr）},表明Trp残基对该结合反应的贡献更大。根据计算所得的热力学参数结果对作用力类型进行分析,得知疏水作用力和氢键是驱动CFXS与Trp与Tyr残基结合的主要作用力,分子对接进一步说明了这一结论。对体系的协同性研究表明,Hill系数n_H约等于1,表明药物分子CFXS与后继配体不存在协同作用。通过建立结合率模型,计算结合体系Tyr残基与Trp残基的蛋白结合率和药物结合率,预测了两者的结合作用对药效基本无影响但会影响蛋白质的生理功能。第四章:利用多种光谱方法和分子对接技术研究了食用色素SY与TRP的结合机制。紫外实验和荧光数据的分析结果表明SY对TRP的猝灭是基于静态猝灭机理。对热力学参数结果分析可知,疏水作用力和氢键是SY与TRP结合的主要驱动力。同步荧光光谱和圆二色光谱表明两者的结合作用使TRP的构象发生了变化。分子对接结果表明SY结合在TRP的疏水腔中并被活性氨基酸残基组氨酸（Histidine,简称His）His57、丝氨酸（Serine,简称Ser）Ser195和天冬氨酸（Aspartic acid,简称Asp）Asp102包围。结合光谱实验数据建立体系的结合率模型,进一步对SY影响TRP的生理功能进行了预测,在实验条件下,SY与TRP体系的蛋白结合率W（B）为10.80%⁶4.03%,表明SY会影响TRP的消化功能。结合距离r<7 nm,说明SY与TRP之间存在非辐射能量转移。第五章:采用荧光光谱技术测定了食用色素TTZ与PEP的相互作用。荧光分析结果和紫外吸收光谱表明TTZ与PEP以静态猝灭的方式形成了1:1的复合物。同步荧光光谱法与圆二色光谱法表明TTZ会改变PEP的构象。热力学参数的讨论表明疏水作用和氢键则是结合体系的主要作用力,分子对接的结果进一步证明了这一结论。分子对接法还揭示了TTZ与PEP的最佳构象和结合能,TTZ结合在PEP的疏水空腔内并距离PEP的催化活性中心较近,改变了催化活性中心处氨基酸残基的微环境。第六章:利用以蛋白质的荧光变化为考察对象的传统荧光光谱法和以药物小分子的共振光散射荧光变化为考察对象的改进光谱法,在模拟生理条件下,研究了CFXS与LYSO的相互作用。结果表明:结合体系的猝灭方式为静态猝灭,结合位点数约为1。共振光散射法得到的结合常数K_a1比传统荧光法得到的结合常数K_a略大,表明CFXS不仅与Tyr、Trp残基存在“点对点”的结合方式,还与其它氨基酸之间存在“点对面”的结合方式,最后采用紫外光谱法对实验结果的合理性进行了验证。