磁场和冷冻作用对水团簇特性及Cu(Ⅱ)跨膜行为的影响研究

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水作为地球上数量最多、分布最广的分子型化合物,其在生理学、生物化学和医学等日常活动中发挥着重要的作用,因此研究液态水的结构具有非常重要的意义。近几年国内外学者在水分子团簇结构及离子对水结构的影响方面做了大量研究,但对于磁场和冷冻处理后纯水以及金属离子水溶液的结构特性变化的研究则较为少见。本论文测定了磁场和冷冻处理前后电解质溶液的粘度、密度、电导率等物化性质,研究了紫外光谱和拉曼光谱的变化,探讨了阳离子和阴离子、溶液浓度、温度、磁场以及冷冻作用对液态水以及金属离子水溶液中水分子缔合的影响。另外,还研究了初始浓度、介质pH值、温育温度、反应时间对人红细胞摄入Cu2+时胞外的影响,特别是探讨了磁场和冷冻处理对人红细胞摄入Cu2+的影响;并对磁场和冷冻处理前后Cu2+跨人红细胞膜的方式进行了研究。实验表明,阳离子和阴离子对溶剂水分子的缔合促进作用的强弱关系分别为Al3+>Cr3+>Cu2+,SO42->Cl-,且溶液浓度、温度以及磁场和冷冻处理对其缔合作用均有影响:当浓度变大时,缔合作用增强;温度升高或者是进行磁场和冷冻处理后,缔合作用减弱。这是由于经过磁场和冷冻处理后的金属离子水溶液中,水分子间部分氢键断裂,生成了较小水分子团簇结构甚至是单个水分子。研究还发现,磁场处理的CuCl2撤磁后有45min的磁场记忆效应,而冷冻处理的CuCl2有8h的冷冻记忆效应。在人红细胞摄入Cu2+的过程中,pH值在7.4左右时Cu2+呈现最大的跨膜量;而随着胞外初始浓度的增大,跨膜量也会相应增加但具有饱和效应;而温度升高、反应时间增长均能增大Cu2+的跨膜量;此外,磁场和冷冻处理对Cu2+跨人红细胞膜也具有促进的作用,且该过程具有一级动力学特征,跨膜速率常数k值也相应增大。阴离子通道是Cu2+的主要跨膜途径,该过程中可能是形成了带负电荷的基团,这些基团借助红细胞膜上的阴离子交换体系可以通过带3蛋白进入细胞内。磁场和冷冻作用下,Cu2+仍然是以阴离子通道为主要途径进入红细胞。
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