高硅钙质超细矿物颗粒与人体常见菌壁膜结构分子的作用研究

发布时间：2017-07-31 11:21

  本文关键词：高硅钙质超细矿物颗粒与人体常见菌壁膜结构分子的作用研究

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【摘要】：针对高硅钙质超细矿物颗粒与人体常见菌及其壁膜结构分子的界面作用研究,本文选取大气矿物颗粒物中典型的石英、蒙脱石和方解石(2.5μm)以及相应纳米颗粒作为颗粒物对象;人体常见菌的典型壁膜结构分子、常见菌代表菌株大肠杆菌和表皮葡萄球菌为生物研究对象;构建不同矿物细颗粒/结构分子(常见菌)作用体系,采用荧光光谱、红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱和扫描电镜等手段研究了高硅钙质超细矿物颗粒对常见菌壁膜及其结构分子的荧光猝灭、基团作用、结构和形貌变化等方面的影响。结果如下:蒙脱石对氨基酸的界面吸附过程中,XPS和ATR-FTIR结果表明,蒙脱石荷负电的结构表面和端面解离后的带电基团(如Al OH2+)分别与氨基酸质子化的氨基—NH3+和去质子化的—COO—之间存在着静电吸引作用。高硅钙质超细矿物颗粒在氨基酸中的溶解过程中,方解石各氨基酸中的Ca溶出量表现为GluAlaTrpValGlyLys;石英在在各氨基酸中Si溶出量表现为LysGlyValAlaTrpGlu。高硅钙质超细矿物颗粒会引起蛋白质荧光发射强度的降低,产生荧光猝灭效应。采用Stern-Volmer方程进行分析,发现猝灭过程中既有静态猝灭也有动态猝灭。动态猝灭是由颗粒物与蛋白分子的碰撞引起的。静态猝灭中,纳米碳酸钙和纳米二氧化硅对BSA的结合位点n在283.16K和313.16K分别为1.010、1.221和0.6882、0.8266,均近似等于1。矿物颗粒与蛋白质形成不发荧光的1:1型复合物,造成荧光猝灭。在颗粒物对蛋白质影响的ATR-FTIR结果中,可知超细矿物颗粒会引起蛋白质α-螺旋和β-转角结构含量降低,部分转化为β-折叠结构。高硅钙质颗粒与肽聚糖的作用研究中发现,高硅质颗粒溶解消耗OH-,会促进肽聚糖四肽侧链上氨基酸的碱式解离,氨基质子化形成正电基团—NH3+;高钙质颗粒的溶解会促进四肽侧链上氨基酸的酸式解离。四种超细颗粒在与肽聚糖作用后引起肽聚糖分子中n→δ*和π→π*电子跃迁吸收发生相应变化,造成肽聚糖在193 nm、197.5 nm和202.5 nm紫外吸收光谱的变化。超细颗粒对肽聚糖分子双糖单位中的仲酰胺基团、四肽侧链中的 CH2 、1137cm-1处糖苷键的振动νas(C O C)以及肽聚糖分子的酰胺III带的红外吸收产生重要影响。但方解石有时只有在高浓度时才会对肽聚糖造成上述影响。从基团变化来看,高硅质矿物颗粒的作用强于高钙质颗粒。高硅钙质颗粒与磷脂的作用结果表明,Tris-HCl溶液中磷脂的存在会促进高硅质颗粒的溶解但能抑制高钙质颗粒的溶解,最终使各体系p H值持续下降(高硅质)或上升(高钙质)最终稳定在6.80或7.01附近。液相环境下,四种超细颗粒与磷脂中腐殖质结构有关的羰基和羧基之间存在着相互作用,引起磷脂分子富里酸荧光峰强度的变化,并且Nano-Si O2对于磷脂蛋白质荧光峰和富里酸荧光峰猝灭率均高于其他几种颗粒。其主要是通过使磷脂分子纵向、横向有序性的增加来减小磷脂膜的流动性。高硅钙质超细矿物颗粒与菌体在作用过程中发生黏附,颗粒物首先对菌体壁膜生物小分子位点(氨基酸、单糖分子等)产生影响,引起其基团和结构的变化,进而造成相关结构大分子(肽聚糖、脂多糖、蛋白质和磷脂等)的荧光猝灭、分子构象改变以及表面基团变化,引起生物大分子的结构破坏。细菌壁膜结构发生变化或遭到破坏后,菌体最终表现为表面出现凹陷、皱缩甚至是崩解,细胞破裂,胞内物质流出,造成菌体细胞死亡。与细菌作用后,高硅钙质超细矿物颗粒的晶格、表面特征基团也受到一定程度的影响。
【关键词】：高硅钙质超细矿物颗粒 细胞壁膜 生物分子 常见菌 表面基团 界面作用
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R122
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-25
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 大气颗粒物的组成和来源13-14
• 1.3 矿物细颗粒的生物活性研究现状14-21
• 1.3.1 矿物细颗粒的微生物活性研究15-17
• 1.3.2 微生物及其代谢产物对矿物细颗粒的影响研究17-18
• 1.3.3 人体常见微生物的壁膜结构研究18-21
• 1.4 国内外研究存在的问题21
• 1.5 研究目的、意义及主要内容21-24
• 1.5.1 研究目的及意义21-22
• 1.5.2 主要研究内容22-23
• 1.5.3 本论文的创新点23-24
• 1.6 课题来源及主要工作量24-25
• 1.6.1 课题来源24
• 1.6.2 主要工作量24-25
• 2 高硅钙质超细矿物颗粒的制备与表征25-32
• 2.1 矿物细颗粒的来源及制备25
• 2.1.1 矿物样品的来源25
• 2.1.2 高硅钙质超细矿物颗粒的制备25
• 2.2 高硅钙质超细矿物颗粒的表征25-30
• 2.2.1 表征方法25-26
• 2.2.2 矿物细颗粒的成分和物相分析26-28
• 2.2.3 矿物细颗粒的粒度分析28
• 2.2.4 矿物细颗粒的SEM分析28-29
• 2.2.5 矿物细颗粒的IR分析29-30
• 2.3 本章小结30-32
• 3 高硅钙质超细矿物颗粒与氨基酸的界面作用研究32-66
• 3.1 材料与方法32-36
• 3.1.1 试剂与仪器32
• 3.1.2 蒙脱石对氨基酸的吸附32-33
• 3.1.3 氨基酸对高硅钙质超细矿物颗粒的溶解33
• 3.1.4 颗粒物对色氨酸的荧光发射影响33-34
• 3.1.5 测试方法34-36
• 3.2 结果与讨论36-64
• 3.2.1 蒙脱石对氨基酸的吸附特性研究36-52
• 3.2.2 高硅钙质超细矿物颗粒在氨基酸溶液中的溶解特性52-61
• 3.2.3 高硅钙质超细矿物颗粒对氨基酸荧光光谱的影响61-64
• 3.3 本章小结64-66
• 4 高硅钙质超细矿物细颗粒与生物大分子间相互作用66-108
• 4.1 材料与方法66-69
• 4.1.1 仪器与试剂66-67
• 4.1.2 颗粒物在生物分子中的溶解实验方法67
• 4.1.3 生物分子的谱学测试方法67-69
• 4.2 结果与讨论69-105
• 4.2.1 矿物细颗粒对外膜成分荧光、分子结构和基团变化的影响69-85
• 4.2.2 矿物细颗粒对肽聚糖的分子结构、基团变化的影响85-98
• 4.2.3 矿物细颗粒对磷脂的荧光、基团变化的影响98-105
• 4.3 本章小结105-108
• 5 高硅钙质超细矿物颗粒与人体常见菌壁膜的相互作用108-140
• 5.1 材料与方法108-109
• 5.1.1 仪器与试剂108
• 5.1.2 矿物颗粒与常见菌的共培养作用实验方法108
• 5.1.3 扫描电镜测试108-109
• 5.1.4 红外光谱测试109
• 5.2 结果与讨论109-138
• 5.2.1 矿物细颗粒对人体常见菌的形貌影响109-112
• 5.2.2 矿物细颗粒对人体常见菌蛋白结构的影响112-123
• 5.2.3 矿物细颗粒对人体常见菌磷酸酯基团的影响123-130
• 5.2.4 人体常见菌对高硅钙质矿物细颗粒性质的影响130-138
• 5.3 本章小结138-140
• 6 高硅钙质超细矿物颗粒与常见菌的界面作用机理探讨140-154
• 6.1 高硅钙质超细矿物颗粒与壁膜结构分子的作用过程140-150
• 6.1.1 高硅钙质超细矿物颗粒与氨基酸分子的作用过程141-144
• 6.1.2 高硅钙质超细矿物颗粒与壁膜大分子的作用过程及方式144-150
• 6.2 高硅钙质超细矿物颗粒与常见菌的壁膜界面作用机理150-154
• 结论154-156
• 致谢156-158
• 参考文献158-170
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果170-171

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本文编号：598901