pH值对双甘肽体积性质影响的研究

张舒南, 吴玉姝

(1.聊城第一中学，山东 聊城 252000；2.聊城大学 生物制药研究院，山东 聊城 252000)

pH值对双甘肽体积性质影响的研究

张舒南1, 吴玉姝2*

(1.聊城第一中学，山东 聊城 252000；2.聊城大学 生物制药研究院，山东 聊城 252000)

使用石英振荡管密度计精确测定了298.15 K 温度下双甘肽在不同pH值的磷酸钠缓冲溶液中的密度，计算得到双甘肽的表观摩尔体积V ，线性拟合得到极限偏摩尔体积 和实验斜率Sv。结果表明, pH 值对双甘肽的体积性质有明显影响。从溶质与溶剂分子间相互作用及溶质与溶质分子间相互作用对体积性质的变化规律进行了讨论。

双甘肽；表观摩尔体积；极限偏摩尔体积；pH值

蛋白质是生命的物质基础，是生命活动的主要承担者，具有构成人体组织成分、调节生理功能、供给能量等重要生理功能[1]。疏水作用及疏水和亲水的平衡在蛋白质结构与功能方面起着重要的作用。但由于蛋白质分子复杂的三级结构以及不同官能团之间的非共价相互作用，因此常采用模型分子的研究方法[2-4]。以氨基酸、酰胺、肽及其衍生物作为蛋白质模型分子的溶液热力学研究引起了研究者的广泛关注。肽分子作为模型分子的突出特点就是模型本身为蛋白质分子的一部分，能够更为准确的反映蛋白质分子内部各基团间的相互作用。酸碱平衡是体内环境调节的重要因素，也是维持正常生理活动的重要条件。pH值会影响蛋白质的折叠，从而改变蛋白质的生理活性。所以研究双甘肽(甘氨酰甘氨酸，图1)在不同pH缓冲溶液中的体积性质，有利于人们提高对蛋白质相关性质的认识。

图1 双甘肽分子式Fig.1 Molecular structure of glycylglycine

本文用密度法测定了298.15 K 下双甘肽在不同pH磷酸钠缓冲溶液中的密度，计算得到了极限偏摩尔体积，从分子间相互作用对结果进行了讨论，为了解pH值对蛋白质相关性质的影响提供有意义的信息。

1 实验部分

1.1 仪器

双甘肽溶液密度测定所用仪器为DMA 5000型精密数字式石英振荡管密度计(安东帕公司，奥地利)，温度控制到T=298.15±0.01K。测量精度为 ± 0.000002 g·cm-3。分析天平(梅特勒-托利多公司，型号AG135)测量精度为 ±0.01 mg。实验中所有的溶液均使用超声波振荡器(上海超声仪器有限公司，型号SK3300LH)脱气处理。pH计(梅特勒-托利多公司，型号FE20)，用于缓冲液的配制。

1.2 试剂

双甘肽与NaH2PO4购于北京百灵威化学试剂有限公司，Na2HPO4和NaCl购于上海阿拉丁试剂有限公司，以上试剂纯度均大于99%。实验所用其他试剂均为分析纯，实验所用水为新蒸馏的二次蒸馏水，磷酸钠缓冲溶液的pH值控制在3.0～8.0。双甘肽溶液浓度范围控制在0.0250 ～ 0.0900 mol·kg-1。

1.3 测试方法

以不同pH的磷酸钠缓冲溶液为溶剂，双甘肽为溶质，用称重法精确配制0.0250 ～ 0.0900 mol·kg-1的双甘肽溶液，配制完成后用超声波脱气后备用。密度计使用前用乙醇和二次蒸馏水反复清洗，清洗完毕后用二次蒸馏水及干燥空气校正[5]。所有待测结果为三次测量结果的平均值。

2 结果与讨论

双甘肽在不同pH磷酸钠缓冲溶液中的密度见表1。

表1 298.15K时双甘肽在不同pH磷酸钠缓冲溶液中的密度及其表观摩尔体积Table 1 Densities and apparent molar volumes of glycylglycine in sodium phosphate buffer with different pH values at 298.15 K

双甘肽的表观摩尔体积V 根据下式计算[6]：

Vφ=M/ρ-1000 (ρ-ρ0) / (mρρ0)

(1)

pH值 3.0 (■), pH值 4.0 (●), pH值 5.0 (▲), pH值 6.0 (▼), pH值 7.0 (◀), pH值 8.0 (△)

图2 298.15 K时双甘肽在不同pH值的磷酸钠缓冲溶液中的表观摩尔体积随其质量摩尔浓度的变化趋势

Fig.2 Variation of apparent molar volumes of glycylglycine versus their molalities at 298.15 K in sodium phosphate buffer with different pH

由图1可以看出，Vφ随质量摩尔浓度m的变化满足线性关系：

(2)

表2 298.15K时双甘肽在不同pH值 下的标准偏摩尔体积和实验斜率Table 2 Standard partial molar volumes and experimental slope of glycylglycine at 298.15K and different pH values

3 结论

[1] 李 敏,杨晓光. 蛋白质[J]. 蛋白质营养学报, 2013, 35 (2): 113-116.

[2] 许 莉,王 旭, 林瑞森. L-丝氨酸在丙二醇-水和丁二醇-水混合溶剂中的体积性质[J]. 化学学报, 2005, 63 (16) : 1531-1535.

[3] 周 利,刘春丽,王 文,等.甘氨酸在N，N-二甲基甲酰胺水溶液中的体积性质[J]. 化学通报, 2014, 77 (10): 1017-1020.

[4] 王秀芳,田 勇,卢 雁. 氨基酸-醇-水体系的密度与表观摩尔体积[J]. 化学学报, 2009, 67 (8) : 716-722..

[5] 刘春丽,周 利, 林瑞森. L-丙氨酸在LiNO3, NaNO3, KNO3和NaClO4水溶液中的体积性质[J]. 化学学报, 2007, 65 (10): 998-1001.

[6] 孟祥芮, 陈慧萍, 张国荣. 磷酸氢二铵在水和乙醇-水中的体积性质研究[J]． 南昌大学学报: 工科版， 2016， 38 ( 3) : 224-229．

[7] 赵长伟, 马沛生, 朱春英, 等. L-苏氨酸在糖及维生素C水溶液中的体积性质[J]. 物理化学学报, 2004, 20 (1): 15-20.

(本文文献格式：张舒南, 吴玉姝.pH值对双甘肽体积性质影响的研究[J].山东化工，2017，46(12)：41-43.)

Study on the Influence of pH on the Volumetric Properties of Glycylglycine

ZhangShunan1，WuYushu2*

(1.Liaocheng No.1 Middle School, Liaocheng 252000, China;2.Institute of BioPharmaceutical Research, Liaocheng University, Liaocheng 252000, China)

Apparent molar volumes (V ) of glycylglycine in sodium phosphate buffer with different pH values were obtained from densities of the solutions, accurately measured with a quartz vibrating-tube densimeter at 298.15 K. These data were used to deduce limiting partial molar volumes and experimental slope Sv by linear fitting. The results indicated that pH value has a great influence on the volumetric property of glycylglycine. The changes of the volumetric properties were discussed in the light of interactions between solute and solvent molecules as well as between solute and solute molecules.

glycylglycine; apparent molar volume; limiting partial molar volume; pH value

2017-04-14

张舒南，高中生；通讯联系人：吴玉姝，女，博士，讲师，研究方向：药物分析。

O645.16

A

1008-021X(2017)12-0041-03