蛋白质与细胞膜界面相互作用是一个与人类疾病及大众健康密切相关的科学问题,是生物交叉学科中非常重要的前沿科学问题。其在细胞活动和生命过程中扮演着非常重要的角色,例如细胞膜上蛋白质的正确折叠在实现细胞正常生理功能的过程中起着决定性作用。研究蛋白质与细胞膜相互作用有助于理解相关疾病的发生和发展机理,也将为研发具有新型生理功能的多肽、蛋白质、生物药物提供理论指导。蛋白质与细胞膜之间的相互作用很复杂,受到各种物理和化学环境条件的制约。但目前人们对外部环境如何影响蛋白质与细胞膜相互作用的系统研究甚少,因而对其了解不多。针对该现状,本文利用和发展界面敏感的和频光谱技术系统研究蛋白质浓度、膜环境、溶剂及盐离子对磷脂分子双层膜上蛋白质结构的影响,同时发展界面蛋白质指纹区信号测量技术来精确表征界面蛋白质分子结构与动力学,在此基础上,研究了霍夫迈斯特盐离子影响蛋白质与细胞膜相互作用的动力学问题。本论文主要内容包括六章：第一章介绍蛋白质与细胞膜相互作用的重要性及目前的研究现状,概括介绍和频光谱在蛋白质与细胞膜相互作用方面的研究应用,简要介绍了本论文的研究思路和研究内容。第二章介绍利用和频光谱研究浓度对蛋白质与细胞膜相互作用的影响。具体以prion118-135片段为模型,通过改变加入的prion118-135溶液的量来研究其在生物膜界面上的结构变化。从分子水平上获得朊蛋白在膜上从富含α-螺旋结构的正常结构形态转变成含较多p-折叠结构的异常结构形态的过程。第三章介绍利用和频光谱研究磷脂分子电荷、溶剂性质对蛋白质与细胞膜相互作用的影响。以prion106-126片段为模型,具体研究了膜电荷、溶剂、多肽浓度对其在膜上结构的影响。研究发现prion106-126易于与负电荷膜结合,多肽浓度比较低时不同极性的溶剂未改变其在膜上的结构,多肽浓度增加会使谱峰位置蓝移。第四章介绍霍夫迈斯特盐离子对蛋白质与细胞膜相互作用的影响。以蜂毒素melittin为模型,具体研究霍夫迈斯特盐离子种类和浓度对melittin在膜上结构和动力学行为的影响。研究发现纯水中melittin与不同链长的磷脂双层膜相互作用的主要驱动力是疏水匹配而不是库伦相互作用。盐离子存在时,不同离子使melittin在膜上的信号有不同的变化趋势。通过melittin在磷脂单层膜上的配分实验发现melittin并不是完全进入到磷脂分子膜中。第五章介绍发展界面蛋白质指纹区信号测量技术来精确表征界面蛋白质结构的方法。成功地探测到了常规手段无法探测到的α-螺旋和无规则卷曲结构的界面酰胺Ⅲ谱带信号,通过将酰胺Ⅰ和酰胺Ⅲ谱带结合起来表征界面蛋白质结构,解决了如何区分界面蛋白质α-螺旋和无规则卷曲结构这一界面蛋白质表征难题。第六章利用酰胺Ⅲ谱带信号进一步研究了盐离子对蛋白质与细胞膜相互作用的影响。研究发现霍夫迈斯特盐离子存在时,不同盐离子种类及浓度对melittin在凝胶相双层膜上信号的不同影响源于膜中melittin数量的变化。