蛋白质是生物体中必不可少的基本物质,在生命活动中起着重要的作用。血清白蛋白是血浆中具有广泛结合能力的蛋白质,能结合内源性和外源性物质,并能将这些物质输送到身体的各个部位。DNA是遗传信息的携带者和基因表达的物质基础,对于生物体内的遗传、变异、免疫、病变、衰老效应等功能的发挥具有重要的作用。构成生命过程的微观基础是生物体内的生物分子之间的各种各样的相互作用,因而从分子水平上探究生命的本质即是对相应的生物分子间相互作用的表征,特别是模拟生命体系溶液中的生物大分子与小分子之间的相互作用,越来越受到人们的关注。　　微量热方法是现代热力学和热化学研究中的重要方法,对含有多种组分的生命体系溶液的热力学性质研究具有其它方法不可比拟的优势。因此,大量开展这方面的研究,对开拓物理化学的研究及应用领域、解决生命科学中许多复杂问题有着重要的理论意义和广阔的应用前景。应用微量热法结合波谱学方法研究抗肿瘤药物与生物大分子之间的相互作用以及抗肿瘤药物在渐近模拟介质中的热力学性质的研究对于人类探究生命的本质和揭示生命之奥秘具有非常重要的意义。　　本论文作为国家自然科学基金资助项目(No.20773059)的部分工作,主要由以下几部分组成:　　1.秋水仙碱与血清白蛋白相互作用的热力学研究　　在298.15K下应用等温滴定量热法并结合圆二色谱和紫外光谱技术研究了血清白蛋白(牛血清白蛋白 Bovine Serum Albumin,BSA;人血清白蛋白Human Serum Albumin,HSA)与秋水仙碱(Colchicine,COL)在缓冲溶液(pH=7.2)中的相互作用。结果表明:血清白蛋白对COL有两类结合位点。第一类结合,热力学上表现为熵驱动过程,疏水相互作用为微观上的主要推动力;第二类结合,热力学上表现为焓—熵协同驱动过程,氢键和静电相互作用为焓—熵协同驱动的微观决定性因素。COL与血清白蛋白的相互作用既包含小分子与大分子的结合反应也包含其诱导蛋白质分子结构的部分改变。　　2.秋水仙碱与DNA相互作用的热力学研究　　利用等温滴定微量热和紫外吸收光谱及荧光光谱相结合的方法研究了秋水仙碱(COL)与小牛胸腺DNA在缓冲溶液(pH=7.2)中的相互作用。由量热学数据得到药物与DNA通过弱相互作用所形成的超分子结构的化学计量比、结合常数、标准焓变、熵变和吉布斯自由能变等热力学参数,并结合紫外吸收光谱和荧光光谱所表现的药物对 DNA二级结构的影响讨论了这些热力学数据,结果表明秋水仙碱(COL)自身能够嵌入到DNA分子内部,并且能引起其二级结构的变化。　　3.秋水仙碱在不同浓度NaCl(葡萄糖)水溶液中的稀释焓　　应用等温滴定微量热法测定了298.15 K时秋水仙碱在纯水和不同浓度NaCl(葡萄糖)水溶液中的稀释焓,并根据 McMillan-Mayer理论关联得到各级同系焓相互作用系数。结果表明,秋水仙碱在NaCl水溶液中的稀释焓均为正值,随 NaCl浓度的增加依次增大,二阶焓相互作用系数h2均为负值,随NaCl浓度的增大依次减小。秋水仙碱在葡萄糖水溶液中的稀释焓均为正值,随葡萄糖浓度的增加依次减小,二阶焓相互作用系数h2均为负值,随葡萄糖浓度的增大h2呈依次减小的趋势。根据秋水仙碱参与的溶质-溶质,溶质-溶剂等弱相互作用,对上述结果进行了初步讨论。　　4.肌醇在纯水和碱土金属盐(碱金属盐)水溶液中的体积性质　　使用精密数字密度计测定了298.15 K到318.15 K五个温度下肌醇在纯水和不同浓度的碱土金属氯化物水溶液中的密度,计算了肌醇的表观摩尔体积 Vφ和极限偏摩尔体积Vφ0,得到了其由纯水溶剂转移至混合溶剂中的迁移偏摩尔体积ΔtrsVφ0。结果表明:MCl2(M=Mg,Ca,Sr,Ba)在溶液中对肌醇的体积性质影响显著,极限偏摩尔体积 Vφ0和极限迁移偏摩尔体积ΔtrsVφ0都随碱土金属氯化物浓度的增大而增加;温度对肌醇的极限偏摩尔体积和极限迁移偏摩尔体积有一定的影响。从分子-离子间的相互作用出发对这种实验结果进行了讨论。　　5.微量热法研究β-环糊精与两种嘌呤的主-客体相互作用　　在298.15K下,用微量热法测定了6-苄氧基嘌呤(6-BOP)和6-苄氨基嘌呤(6-BAP)与β-环糊精(β-CD)在pH值等于8.9的水溶液中包合作用的热效应,进而用非线性拟合法计算出了主-客体包合物的化学计量比、平衡常数、标准焓变和标准熵变等热力学参数。结合主-客体相互作用的紫外光谱信息,从6-苄氧基嘌呤和6-苄氨基嘌呤的分子结构出发讨论了主-客体分子相互作用的强弱以及热力学数据的差异。结果表明,β-环糊精对6-苄氧基嘌呤和6-苄氨基嘌呤具有明显的分子识别功能。