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血清白蛋白是血浆中含量最丰富的运输蛋白，对血液中许多内、外源物质具有广普的结合能力，具有重要的生理功能。多环芳烃(Polycyclic AromaticHydrocarbons，PAHs)及其代谢物可与血清白蛋白形成稳定的加合物，由此随血液循环转运分布至各组织器官，引起毒性效应。该结合过程也可对血清白蛋白的结构和功能产生不利影响。因此，深入研究PAHs及其代谢物与血清白蛋白的结合作用，探究PAHs对血清白蛋白结构和功能的影响及寻求该结合作用的调控方式对了解PAHs在生物体内的赋存状态、毒性强度及致毒机制，阐明蛋白质结构与功能的关系和控制生物体内PAHs毒性效应都具有重要的理论意义。本学位论文的主要研究内容和结果包括: (1)利用三维荧光-平行因子法(Exitation-emission Matrix-ParallelFactor Analysis，EEM-PARAFAC)结合分子对接法，在模拟生理条件下(Tris-HCl缓冲溶液，含0.01mol L-1 NaCl)，考察典型PAHs芘(Pyrene，Pyr)和其代谢标志物1-羟基芘(1-Hydroxypyrene，1-OHPyr)在单独及混合条件下与模式蛋白牛血清白蛋白（Bovine Serum Albumin，BSA）的相互作用差异及对BSA构型影响的差异。结果表明，EEM-PARAFAC法可解析出混合体系中Pyr、1-OHPyr和BSA三者各自的EEM图谱。单点荧光猝灭法结果表明Pyr及1-OHPyr在单独及共存条件下，均可使BSA的荧光发生静态猝灭。共存条件下，Pyr及1-OHPyr对BSA的猝灭程度均增强，298 K时两者与BSA的结合常数分别由1.10×106和1.62×106 L mol-1增大到2.09×106和1.86×107 L mol-1;且两者均可进一步促进TRP残基所处的微环境疏水性降低。分子对接研究结果表明，共存条件下两者在BSA内的结合位点不变，但与BSA的结合能及所受非极性作用力均增大。表明共存条件下Pyr及1-OHPyr与BSA的结合能力及对BSA的构型破坏程度均增强，且1-OHPyr与BSA的结合能力更强，对BSA构型的破坏程度更大。 (2)利用多种光谱法结合分子对接和分子动力学模拟(Molecular Dynamics,MD)的方法，在模拟生理条件下，进一步深入考察1-OHPyr与BSA相互作用机制及1-OHPyr对BSA结构和功能的影响。结果表明，1-OHPyr可使BSA的荧光发生静态及动态混合猝灭，291 K下，两者结合常数可达2.40×106 L mol-1，且非极性作用力尤其是范德华力为该结合过程的主要作用力。由F(o)rsters能量转移理论计算出两者的平均结合距离为2.88 nm。纳秒时间分辨荧光、紫外-可见(Ultraviolet-visible，UV-vis)吸收及圆二色(Circular Dichroism，CD)光谱研究结果表明高浓度的1-OHPyr可诱导BSA构型变化，使其α-螺旋含量增加，TRP残基周围疏水性降低。维生素B2(Vitamin B2，VB2)竞争实验结果表明1-OHPyr可显著降低BSA与VB2的结合能力。经MD模拟和结合自由能分解计算，探究了BSA-1-OHPyr复合物的稳定性、动态结合方式并阐明了该结合过程中关键的作用力和氨基酸信息。 (3)在模拟生理条件下，选取四种不同类型的环糊精（α-CD、β-CD、γ-CD和羟丙基β-环糊精（2-Hydroxypropyl-beta-cyclodextrin，HPCD）），利用多种光谱法结合分子对接法研究四种CDs对1-OHPyr与BSA结合作用及BSA构型变化的影响。结果表明，四种CDs存在时BSA-1-OHPyr体系中BSA的内源荧光仍可发生静态猝灭，但其猝灭程度受到抑制，其抑制程度为γ-CD＞ HPCD＞β-CD＞α-CD。且298 K下，α-CD、β-CD、γ-CD和HPCD可使BSA-1-OHPyr的结合常数由2.26×106L mol-1变化为8.02×106、3.89×106、2.63×104及1.75×105Lmol-1。同步荧光光谱法及CD光谱法研究结果表明γ-CD和HPCD的添加均明显减弱BSA的TRP残基的荧光猝灭及其周围极性变化程度，并使BSA分子的α-螺旋含量恢复。F(o)rster非辐射能量转移理论计算结果表明四种CDs均可影响1-OHPyr与BSA的能量转移效率及结合距离。进一步利用荧光光谱法和分子对接法分别探讨四种CDs与1-OHPyr及BSA的结合作用及其对1-OHPyr与BSA结合作用的影响。结果表明四种CDs与1-OHPyr包络能力顺序为γ-CD＞ HPCD＞β-CD＞α-CD，与BSA结合能力排序为α-CD＞β-CD＞γ-CD＞HPCD;且CDs存在时未改变1-OHPyr在BSA分子内的结合位点和主要结合作用力;因而CDs与1-OHPyr的包络能力和包络方式是四种CDs影响1-OHPyr和BSA结合作用的主要因素。 (4)在模拟生理条件下，利用多种光谱法结合分子对接法考察菲(Phenanthrene，Phe)及三种不同烷基化程度的烷基菲(3-甲基菲(3-Methylphenanthrene，3-MP)、9-乙基菲(9-Ethylphenanthrene，9-EP)和惹烯(Retene，Ret))与BSA的结合作用机制，并研究该结合作用对BSA构型和运输功能的影响。结果表明Phe、3-MP、9-EP及Ret均可通过静态猝灭机制猝灭BSA的内源荧光，298 K时，其与BSA结合常数分别为1.90×104、4.27×104、1.58×105和1.90×106 L mol-1，且其结合常数与四种PAHs的疏水性成正相关。热力学分析结合分子对接研究结果表明非极性作用力尤其是范德华力是四者分别与BSA结合的主要作用力。特异性目标物竞争实验结果表明Phe、3-MP、9-EP和Ret分别结合在BSA分子内的ⅢA、ⅠB、ⅡA和ⅢA域间及ⅠB子域。分子对接分析进一步揭示了四者与BSA的具体结合方式。UV-vis吸收光谱及CD光谱结果表明，Phe、3-MP、9-EP和Ret均可改变BSA的构象，其中四者与BSA浓度比分别为10∶1时，Phe及3-MP可使BSA的螺旋含量分别增加29.4％和27.7％;9-EP和Ret则使BSA的螺旋含量分别减小1.1％和6.8％。最后，VB2竞争实验结果表明Phe、3-MP、9-EP和Ret均可抑制BSA与VB2的结合能力。上述结果在一定程度上初步揭示了不同烷基化程度的烷基菲与BSA的结合机制及其差异。 上述研究结果从分子水平初步揭示了模拟生理条件下母体PAHs、PAHs代谢产物、烷基取代PAHs，在单独或共存条件下与BSA的结合机制及对BSA蛋白结构和功能的影响，及CDs对上述作用的调控，为全面了解PAHs与生物大分子的作用机制，及寻找其有效控制方法提供了有益的参考，也为研究其他污染物与生物大分子的相互作用及其调控方法提供了方法参考。