表面活性剂与蛋白质的相互作用研究有重要的理论和实际意义。首先,二者都是日用化学品中常用的物质,其相互作用广泛存在,所以表面活性剂对蛋白质的影响必须考虑,例如球型蛋白由于其具有催化酶反应、表面吸附、结合其他分子和形成分子聚集体的能力,被用作多种食品、护肤品和制药产品的功能成分;其次,由于蛋白质不构成同系物,不同的蛋白质的性质有非常大的区别,所以蛋白质与表面活性剂相互作用的一些研究成果并不具有普适性;再次,随着一些新型表面活性剂,比如糖胺类表面活性剂、含氟表面活性剂的研究和应用的逐渐增加,它们对于蛋白质的影响尚属于未知的领域,正是基于以上的原因,表面活性剂与蛋白质相互作用的研究一直非常活跃。近年来,这一领域的研究主要集中在三个方面:表面活性剂与蛋白质复合物的结构以及蛋白质性质的变化;表面活性剂与蛋白质混合溶液的相行为;表面活性剂与蛋白质的界面吸附。此类研究中,相对于阴离子型表面活性剂,阳离子型表面活性剂与蛋白质的的相互作用研究较少,而一些新型的表面活性剂如含氟的表面活性剂、糖胺类表面活性剂对蛋白质的影响尚处于摸索阶段。本论文选择牛血清蛋白(BSA),研究了其与糖胺类表面活性剂、阴离子全氟表面活性剂以及阳离子碳氢表面活性剂的相互作用。本论文共分四部分。第一部分:概述了研究表面活性剂和蛋白质相互作用的重要意义,综述了蛋白质与表面活性剂相互作用的研究进展和存在的问题。第二部分:选择了一种糖胺类阴离子表面活性剂蔗糖-葡萄糖-6-羧酸钠-果糖-6-羧酸钠-1-(N-十二烷基甲酰胺)(SDAD),研究了其与BSA的相互作用,同时选择了已广泛研究的具有相同疏水链的SDS作比较。表面张力、电导和zeta电位等实验结果表明:SDAD与BSA发生了缔合作用,与SDS相比,这种缔合作用更依靠疏水作用力相结合。SDAD/BSA混合体系的荧光结果表明:加入SDAD后蛋白质的荧光强度先急剧降低后又开始增强,同时,蛋白质的荧光峰从348nm蓝移至330nm附近。CD光谱结果表明:当SDAD的浓度达到1mM时,蛋白质的α-螺旋的含量从44.3%下降到31.4%,同时β-折叠的含量从21.7%上升到32.6%,说明蛋白质二级结构发生了变化。SDAD/BSA混合体系与SDS/BSA混合体系的动态光散射结果相似:随着表面活性剂浓度的增加除了4.6 nm左右的半径分布外,在较大位置出现半径分布,并且随着表面活性剂浓度增加,这个半径分布向较大方向移动,直到1080 nm左右稳定,并且当表面活性剂在蛋白质上的结合达到饱和后,会出现一个独立的半径分布,即溶液中形成的自由表面活性剂胶束的水动力学半径。通过SDS/BSA混合体系的负染色透射电镜照片,可以非常清晰地看出BSA结构随SDS浓度增大的变化过程,并且观察到了蛋白质展开后的“珠链”结构,与SDS不同,SDAD/BSA混合体系的负染色电镜结果显示在表面活性剂浓度较大时,体系呈现一种交联结构。实验结果说明蛋白质与SDAD形成了缔合物,并导致了蛋白质的变性。第三部分:选择了阴离子全氟辛酸钠(SPFO),利用电导、zeta电位、荧光光谱和CD光谱等技术研究了SPFO与BSA的相互作用,同时选择了辛酸钠(SO)进行了比较研究。电导和zeta电位的结果表明:SPFO和SO都可以结合在BSA上。SO/BSA混合体系的荧光光谱结果表明:加入表面活性剂SO会导致蛋白质的荧光强度降低,浓度大于1mM后,蛋白质的荧光强度开始恒定,直到表面活性剂的浓度接近15mM,在这个阶段蛋白质的荧光峰位并没有发生明显的变化。当SO的浓度大于20mM后,蛋白质的荧光强度又开始降低,直到表面活性剂的浓度大于100mM后恒定,同时蛋白质的荧光峰发生蓝移,从348nm左右变化到335nm左右。与SO/BSA混合体系不同,在SPFO/BSA体系中,当表面活性剂浓度很低时(＜1mM),随着SPFO浓度增加,蛋白质的荧光强度急剧降低,同时蛋白质的荧光发射峰发生蓝移,从348nm左右变化到328nm左右。当SPFO的浓度为1-10mM时,蛋白质的荧光强度基本不变,当浓度大于10mM后,随着浓度进一步增大,蛋白质的荧光强度又开始降低,直到达到30mM后恒定,同时蛋白质荧光发射峰位红移,从328nm左右变化到340nm左右。SO/BSA混合体系的CD光谱表明:当SO的浓度大于15mM时,随着浓度的升高蛋白质的α-螺旋、β-折叠的量发生变化,但变化的幅度不大,当表面活性剂的浓度达到100mM时,蛋白质的α-螺旋的含量从45.3%下降到36.8%,同时β-折叠的含量从22.4%to 31.6%。与SO不同,SPFO/BSA混合体系的CD光谱结果表明:SPFO的浓度达到5mM时,蛋白质的α-螺旋的含量从45.3%下降到27.1%,同时从22.4%增加到33.1%,这表明在表面活性剂的存在下,蛋白质的二级结构发生了变化。实验结果表明SO、SPFO都会结合在蛋白质上,但SPFO可以导致蛋白质的展开,而SO只能导致蛋白质的结构发生较小的变化。第四部分:选择了阳离子十四烷基三甲基溴化铵(TTAB),利用电导、表面张力、荧光光谱、CD光谱和动态光散射等技术研究了TTAB与BSA的相互作用。电导、表面张力的结果表明:TTAB可以结合在BSA上。TTAB/BSA混合体系荧光结果表明:加入TTAB会引起蛋白质荧光强度较大幅度下降,当TTAB的浓度大于0.6mM,后,蛋白质的荧光强度又开始上升,直到表面活性剂的浓度接近2mM后趋于稳定。且蛋白质的荧光峰出现蓝移,从345nm变左右化到329nm左右。CD光谱结果表明:当TTAB的浓度达到5mM时,蛋白质的α-螺旋的含量从45.3%下降到19.1%,同时β-折叠的量从22.4%增加到38.3%,这说明了蛋白质二级结构的变化。动态光散射结果表明:当TTAB的浓度达到2mM时,除4.6nm左右的半径分布外,在295nm左右开始出现半径分布,随着表面活性剂浓度的继续增大,半径分布向更大值移动,当TTAB的浓度等于10mM时,半径分布为1260nm左右,此时除4.6nm、1260nm的半径分布外,在77nm左右出现一个半径分布,这说明了在表面活性剂存在下蛋白质结构发生了改变。