2.1.3 油水分配系数logP 11

2.2 实验方法 12

2.2.1 去铁蛋白的制备及性能测试 12

2.2.2 去铁蛋白-染料吸附实验 14

3 实验结果与讨论 16

3.1 制备的去铁蛋白性能检测 16

3.1.1 BCA法测定去铁蛋白浓度 16

3.1.2 检测去铁蛋白中的铁残留 17

3.1.3 去铁前后的紫外吸收光谱比较 18

3.1.4 去铁前后的荧光发射光谱比较 19

3.1.5 动态光散射检测去铁蛋白粒径 19

3.2 染料吸附相关检测 20

3.2.1 各染料紫外最大吸收波长 20

3.2.2 各染料的标准工作曲线 21

3.2.3 各染料去除率、吸附量(不加有机溶剂时) 22

3.2.4 染料分子荧光素钠盐、氯化尼罗兰吸附量 23

结 论 26

第II页 本科毕业设计说明书

致 谢 27

参考文献 28

1 引言

铁蛋白(Ferritin,Ft)是一种细胞内通用蛋白质，可储存铁并控释。几乎所有生物体，包括藻类、细菌、等植物和动物都含有铁蛋白。在人体内，它作为缓解铁缺乏和铁过载的缓冲剂。研究发现，铁蛋白在大多数组织中为胞质蛋白，但有少量分泌到血清中作为铁载体。它也是体内铁存储总量的间接标记，因此血清铁蛋白可用作铁缺乏性贫血的诊断试验。[1]

铁蛋白是一种由24个蛋白质亚基组成的球状蛋白复合物，形成具有金属-蛋白质相互作用的纳米笼。在原核生物和真核生物的细胞内，它是主要的铁贮存蛋白，保持铁呈可溶性和无毒形式，也称全铁蛋白(Holoferritin)，不与铁结合的铁蛋白称为去铁蛋白(Apoferritin,APO/AFt)。图1电子冷冻显微镜观察到的马脾脏铁蛋白亚基(左)及三维结构(右)[2]

1.1 蛋白结构

铁蛋白是450kDa的中空球状蛋白，由24个亚基组成。通常它的内径和外径分别为8和12nm。在脊椎动物中，这些亚基分别是轻(L)和重(H)型，分子量分别为19kDa或21kDa，它们约有55%的序列同源。[3]研究发现这两种亚基间的亲水通道序列完全相同，差异在于它们的外表面、内腔和疏水通道序列[4]。组装蛋白笼内腔中的负电L链亚基有酸性残基簇(Glu和Asp)，形成矿化成核位点。该位点主要执行输送铁和帮助水铁矿核成核的功能[5]。在细胞外铁蛋白中发现这些链，它们被用作不同细胞的铁载体[6]。催化Fe2+氧化的重链负责铁矿化和铁晶体成形。H链亚基成核位点与亚铁氧化位点的距离极为接近，它们之间共用一个谷氨酸残基。不同铁蛋白的最新研究进一步证实了铁蛋白的储铁能力与L亚基数目有关。此外，从铁贮存器官中获取的少量铁蛋白H亚基揭示了铁蛋白在铁贮存的氧化过程中的重要性[7,8]。金属纳米粒的存在会影响去铁蛋白的亚铁氧化酶活性，已证实在铂、金、和银纳米粒存在下，其活性会增加[9]。这些亚基的连接处，存在14个直径为0.3-0.4nm的通道。8个4-重轴对称的通道亲水，而其余6个3-重轴对称的通道疏水[10]。亲水通道的孔径尺寸依据颗粒大小进行调整，如同在尿素条件下呈现的那样。这8个亲水通道具有充分的柔顺性，允许较大尺寸的分子穿透至去铁蛋白内腔[11]。由这些通道进入蛋白内腔的分子种类依据电荷筛选。此外，经由孔径的铁流动受铁通道孔的局部折叠与去折叠调控。4个高度保守的残基，如精氨酸72，天冬氨酸122，亮氨酸110和亮氨酸134负责孔径的稳定和孔径入口的形成。与整个铁蛋白纳米笼相比，这些孔径的稳定性要逊色一些。即使在低温和低浓度变性剂条件下，如尿素和胍，这些孔径也呈现出不稳定性。研究表明体内存在生物调节因子，能够识别孔径入口且控制其开闭来维持铁的动态平衡[12]。两栖类具有额外的(“M”)类型的铁蛋白；植物和细菌的单一铁蛋白最类似于脊椎动物H型。在腹足类动物椎实螺中有两种类型，体细胞铁蛋白和卵黄铁蛋白，且二者有别。类似椎实螺体细胞铁蛋白的另一亚基与珍珠牡蛎的壳的形成有关。寄生虫血吸虫中有两种，一种在雄性中，另一种在雌性中。上述所有铁蛋白在其主要序列方面与脊椎动物H型相似。在大肠杆菌中，观察到与人类H-铁蛋白有20%的相似性。在铁蛋白壳内，铁离子与磷酸盐和氢氧根离子一起形成微晶。所得颗粒类似于矿物质水合铁。每个铁蛋白复合物可以存储约4500个铁(Fe3+)原子。[13]