研究蛋白质的直接电子传递、蛋白质折叠/去折叠的构象变化及其与小分子的相互作用，可以获得蛋白质的热力学和动力学性质的重要信息，以及药物等小分子与蛋白质相结合的动态信息，为构筑新型第三代电化学生物传感器提供了重要基础。本课题的研究有助于理解和认识蛋白质的结构和功能之间的关系，对于蛋白质的定量检测和新药的开发也具有重要意义。本论文共分5章，其主要内容分别如下： 1.综述了蛋白质的直接电化学、蛋白质的折叠/去折叠、蛋白质与小分子化合物的相互作用三方面的研究意义、方法和进展等。简述了本论文的选题意义和主要内容。 2.构建了新的蛋白质薄膜修饰电极体系，实现了辣根过氧化物酶(HRP)的直接电化学和生物催化作用。壳聚糖稳定的纳米金(AuCS)与片状剥落的粘土(Clay)纳米片通过静电相互作用进行杂化，制备得到粘土—壳聚糖—纳米金复合物(Clay/AuCS)。HRP被固定在Clay/AuCS修饰的玻碳电极上，最后再覆盖一层粘土。紫外—可见光谱(UV—Vis)表明HRP在修饰膜里保持了它的天然构象。X—射线衍射(XRD)结果说明在修饰膜变干的过程中，HRP、AuCS和Clay之间发生了一个相互穿插—脱落—重新堆叠的过程。在0.1 M pH7.0的磷酸缓冲溶液中，HRP在—0.195 V显示一对准可逆的氧化还原峰。该修饰电极用于检测H2O2时电流响应快速，线性范围是39μM—3.1 mM，检出限是9μM。动力学参数，如电荷转移系数、电子转移速率常数和米氏常数分别为0.53、2.95±0.20 s-1和23.15 mM。 3.实现了肌红蛋白(Mb)在Clay/AuCS修饰电极上的直接电化学和生物催化作用。Mb被固定在Clay/AuCS修饰的玻碳电极和外层的粘土保护层之间。使用电化学方法、UV—Vis和XRD对该修饰体系进行了表征。在该修饰体系里，Mb的XRD结果与HRP的完全不同，说明蛋白质所带的净电荷能通过影响修饰膜中各层物质之间的相互作用，从而使粘土的基面间距发生变化。通过对H2O2和NaNO2的还原，考察了Mb在该修饰电极上的生物催化活性。 4.建立了血红蛋白(Hb)去折叠的模型。通过考察heme FeⅢ/FeⅡ的电化学响应，研究了尿素和/或pH诱导Hb去折叠的构象变化。此外，使用光谱技术进一步进行表征。结果表明，酸对Hb构象的影响明显大于碱和浓尿素：当使用尿素或者强碱变性时，Hb被去折叠但heme—咪唑连接键没有断开；然而，当使用强酸(pH<4)变性时，heme—咪唑键断裂。通过建立的热力学循环证明，用尿素诱导去折叠时，还原态Hb的稳定性明显高于氧化态Hb。通过优化变性条件来控制Hb的去折叠态，从而使Hb的过氧化物酶活性增强了约18倍。光谱和电化学的结果高度吻合。表明电化学方法也能成为一个灵敏的手段用于蛋白质去折叠的研究。 5.建立了定量分析牛血清蛋白(BSA)的电化学方法。在pH5.0的HAc—NaAc缓冲溶液中，使用电化学方法研究了BSA和ARS的相互作用，并阐明了BSA和茜素红S(ARS)的结合机理和结合位点。ARS和BSA主要通过疏水作用和氢键作用力形成了非电活性的超分子化合物，二者的结合常数为1.0×1011，结合位点数为3。通过研究氯仿、胆红素、安定(分别为BSA的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ区的特定的配体)和ARS与BSA的竞争结合反应，认为ARS很可能与BSA在其Ⅱ区发生结合。ARS的蒽环结构可以进入BSA的疏水空腔，BSA的包埋导致ARS峰电流的下降，其电流的下降与BSA的浓度在两个范围内成线性关系，可以实现对BSA的定量测定。线性范围分别为：1.0-10μM和10-30μM，检出限为0.58μM。