甘氨酸在PEG400水溶液中的摩尔电导率

柏冬，张宝营

(枣庄学院 实验室管理处，山东 枣庄 277160)

0 引言

生命的基本特征是蛋白质的不断自我更新.许多生命过程都与电子传递有关，如光合作用、呼吸链、生物体内的通讯等生命过程都与蛋白质的电特性有关，蛋白质的电特性主要来自于其上已电离的氨基酸的碱基和酸基的性质［1］.聚乙二醇(PEG)是最常用的一种蛋白质类药物修饰剂，其毒性小、无抗原性、具有良好的两亲性.当蛋白类药物经PEG修饰后，修饰剂的许多优良性质也会随之移植到修饰蛋白中去，可大大改善蛋白类药物的一些性质.氨基酸是蛋白质的基本结构单位，为了深入理解蛋白质与PEG结合过程中的物理化学现象，本文选择甘氨酸作为蛋白质的模型化合物，用电导率仪测定其在PEG400水溶液中的电导率，计算了甘氨酸的摩尔电导率，探讨温度及PEG400的浓度对甘氨酸摩尔电导率的影响，对正确理解蛋白质和PEG相互作用的机制提供重要的理论依据，从而指导PEG在蛋白质类药物修饰中的应用.

1 实验

1.1 试剂

甘氨酸(生化试剂，天津市光复精细化工研究所)聚乙二醇400(天津市光复精细化工研究所)，二次蒸馏水(经石英亚沸蒸馏器提纯).

1.2 仪器及测量

使用DDS－IIA型数显电导率仪在DF－03精密超级恒温水槽中用DJS－IC型光亮电极测定溶液和溶剂在不同温度时的电导率.

溶液采用重量法配制，称量使用电子天平，称量误差为±0.1mg.

2 实验结果与讨论

不同温度下，不同浓度的PEG400水溶液中甘氨酸的电导率数据见表1，其中λ1液～λ4液代表甘氨酸分别在浓度为5%、10%、15%、20%的PEG水溶液的中的电导率，λ1剂～λ4剂代表PEG400浓度为5%、10%、15%、20%混合溶剂的电导率.PEG400水溶液中甘氨酸的摩尔电导率根据公式Λm=(λ液－λ剂)×10－3/C［2］，利用表1中的数据计算，结果见表2，其中Λ1m－Λ4m分别代表在PEG400浓度为5%、10%、15%、20%混合溶剂中甘氨酸的摩尔电导率.甘氨酸的摩尔电导率随温度的变化关系见图1.

表1 PEG400水溶液及甘氨酸－PEG400水溶液的电导率Table 1 Conductivities of aqueous PEG400 and aqueous glycine－PEG400 solutions

表2 不同温度下甘氨酸在PEG400水溶液中的摩尔电导率Table2 Molar conductivities of glycine in aqueous PEG400 solutions at different temperature

图1 甘氨酸的摩尔电导率随温度的变化关系Fig.1 Molar conductivities of glycine in aqueous PEG400 solutions at different temperature

甘氨酸的PEG水溶液中有微量的阴、阳离子，但主要以两性离子形式存在，使其具有导电性质.从图1中可以看出，在同一溶剂中，甘氨酸的摩尔电导率随温度的增大而增大.这是由于温度升高，正、负离子的运动速率增大，同时，PEG400混合溶剂的粘度降低，也使离子迁移速率加快，故摩尔电导率增大.

甘氨酸的摩尔电导率随PEG400浓度的增大而减少.这表明甘氨酸与PEG400之间存在着相互作用，从而改变了溶液的导电性能.甘氨酸是很强的亲水性物质，PEG400结构中含有多个羟基，也是亲水性很强的物质.按照结构相互作用理论［4］，亲水水化共球的交盖，部分水分子由亲水水化层向体相释放，为放热过程，从能量的角度讲对亲水－亲水相互作用是非常有利的.实验结果表明，甘氨酸与PEG400中的羟基之间的亲水－亲水相互作用对摩尔电导率的影响是主要的，由于二者之间的弱相互作用，影响了甘氨酸两性离子的电荷分布.甘氨酸与PEG400之间的相互作用随着溶剂浓度的增大而增大，导致甘氨酸的摩尔电导率随PEG400浓度的增大而减小.

［1］Sheng Tong(沈同)，Wang Jingyan(王镜岩).Biochemisry(生物化学)［M］·beijing(北京)Higher Education Press(高等教育出版社)，1990:197.

［2］王卫东，李金艳.NaC l在混合溶剂(1，2丙二醇和水)中热力学性质的研究［J］，盐湖研究，2009，17(1):35.

［3］Visser，C.;Perron，G.;Desnoyers，J.E.J.Am.Chem.Soc.1977，99，5894.

［4］Desnoyers，J.E.;Aerl，M.;Perron，G.;Jolicoeur，C.J.Phys.Chem.1969，73，3346.