合成色素与蛋白质相互作用的研究
以下是关于合成色素与蛋白质相互作用的研究的论文!
摘 要：本文论述了合成色素与蛋白质相互作用的研究进展，并对目前的研究方法荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法等光谱法的学术论文进行了归纳总结，发现目前对食用合成色素与蛋白质的相互作用研究还较少，食用合成色素进入人体后，与人体血清白蛋白结合、作用，会影响药物与蛋白质的结合、作用，影响药效。目前，食用色素-蛋白质-药物三体系的作用研究还很初级，需进一步深入研究。
关键词：蛋白质 色素 相互作用
在生物体内，蛋白质是生物学中最基本的功能单元之一。血清白蛋白(SA)是血浆中含量最丰富的蛋白质，含量约为4g/100mL(0.6 mmol/L)，约占血浆总蛋白的60%，且溶解性强、稳定性好，，容易大量并且高纯度地制备。食用合成色素也称食用合成着色剂或合成染料，不仅应用于食品工业，而且还广泛用于医药、化妆品、日用化工产品和印染工业等的着色。食用色素分子进入人体后,总要通过血浆的贮存和运输，研究其与血清白蛋白的相互作用、探讨其对人体的生理功能具有重要意义。
一、合成色素与蛋白质的反应机理
1.结合模型[1]
人们为了定量的研究有机小分子与蛋白质的相互作用，提出了不同的结合模型。Scatchard[2]模型是较经典的一种模型，不考虑个体之间的相互作用，假设蛋白质上每个结合部位的情况完全相同，并且这些结合部位与配体的作用是独立的，不存在相互作用，推导的Scatchard方程为n/[L]=KN-Kn，其中n为每一分子蛋白质上所结合的配体数;[L]为溶液中游离的配体浓度;K为结合常数;N为最大结合部位数。如以n对n/[L]作图就可以得到最大结合部位数N和结合常数K。
2.结合作用力
在色素与蛋白质结合过程中通常是非共价键起着重要的作用，它们包括氢键、范德华力、疏水力以及静电作用力等等。通过大量实验总结出利用范特霍夫方程在不同温度下结合常数的变化，可以计算出反应的焓变(△H)、熵变(△S)和吉布斯自由能(△G)的变化，并由此判断出配体和蛋白质之间的主要作用力类型。根据焓变值(△H)和熵变值(△S)可以推断出色素与蛋白质之间相互作用的方式：△S<0可能为氢键和范德华力;△S>0可能是疏水力和静电作用力;△H≈0或较小，△H<0时静电作用力为主要作用力。△H>0，△S>0为典型的疏水作用力;△H<0，△S<0为范德华力和氢键作用;△H<0，△S>0，为静电作用力。蛋白质的结构很复杂，包含有多种官能团，因此多数情况下是多种作用力共同作用的结果[3]。
二、合成色素与蛋白质相互作用研究
1.荧光光谱法
荧光光谱法是利用物质发射荧光的特性进行分析的光学方法。荧光光谱法能够提供反映分子成键、结构及发光特性的参数，包括激发光谱、发射光谱及荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等。测定这些参数不仅可以做一般的定量分析，而且对于蛋白质分子在各种环境中的构象变化的推断，阐明蛋白质结构与功能的关系具有非常重要的意义;同时，荧光光谱法还具有灵敏度高、选择性好、用样量少、方法简单等优点。在蛋白质与有机小分子作用机理的研究中可以引入外源性荧光物质作为指示探针，也可利用蛋白质自身的内源性荧光，借助荧光猝灭法可以测得有机小分子与蛋白质的结合常数K及结合位点数n，依据Forster能量转移理论可求出给体-受体间的结合距离r及能量转移效率E等参数。
2.紫外-可见吸收光谱法
紫外-可见吸收光谱法是研究小分子与蛋白质相互作用机理常用、方便的方法，是各种光谱方法的基础。紫外-可见吸收光谱法是通过测定物质对紫外、可见区波长的选择性吸收，并借助吸收光谱对物质进行定性或定量分析。紫外-可见光谱法对于解释蛋白质结构与功能的关系及蛋白质与各种配体的作用机制具有重要的意义。一些小分子配体与蛋白质结合后其分子结构变化，利用吸收峰位移或者谱峰宽度变化来研究蛋白质与小分子之间的结合强弱和结合机理。在蛋白质分子中某些氨基酸残基和许多小分子中的生色团在紫外光谱中能产生吸收峰，一般肽键的强吸收峰位于210 nm处，根据峰形和峰位的变化即可判定小分子是否与蛋白质发生作用。氨基酸残基的微环境由蛋白质分子的构象决定，构象改变造成微环境的改变，生色基团的紫外吸收光谱也随之发生改变。
三、色素与蛋白质相互作用研究的应用
1.食用合成色素对药效的影响
药物和蛋白质相互作用的研究是研究药物动力学时不可缺少的内容。药物进入血液后，与白蛋白迅速、可逆地结合。结合型药物不被代谢和消除，只有游离型药物能发挥药理活性。药物与蛋白质的结合程度直接影响到药物储存于血浆中的含量，从而决定了药物的最大作用强度和作用时间。生物体内，药物与蛋白质的相互作用可能会受到食物或医药制剂中的其它物质成分的影响，单纯针对小分子配体与蛋白质二元体系开展研究具有一定的局限性。
2.测定蛋白质的含量
由于蛋白质本身在可见光区没有吸收，且其荧光量子效率也较低。检测微量的蛋白质，必须借助光谱探针，而染料是最常用的光谱探针[4]。因此，研究蛋白质与色素的相互作用，并将其应用于微量蛋白质的分析吸引了许多化学科研工作者的'目光。蛋白质与有机小分子反应的研究主要是利用染料光谱探针小分子与蛋白质发生反应生成复合物，从而使体系的光信号发生改变，再用相应的检测技术检测出信号的改变从而应用于定量分析体液中蛋白质的含量。一般来说，该类方法能够用于蛋白质的测定是因为白蛋白含有碱性氨基酸残基，在酸性条件下带有正电荷，具有与阴离子染料结合的能力，而白蛋白以外的其它蛋白质缺乏这种性质。
四、结论与展望
小分子配体与蛋白质的相互作用是研究生命现象和物质作用机理的一个基本问题，基于对小分子与蛋白质作用研究的了解，结合现代技术的发展，我们认为今后应做的工作主要有：
1.目前的研究工作普遍局限于小分子配体与蛋白质的二元体系。食用合成色素等物质也有可能会影响药物与蛋白质间的相互作用。因此，另外一种成分存在时药物-蛋白质组成的三元体系需进一步进行研究。