目前,传统荧光猝灭法和同步荧光法在生物化学和药学领域被广泛应用于研究蛋白质与小分子药物之间的相互作用。本文主要以盐酸头孢吡肟(CH)为小分子药物代表,利用多种荧光光谱法研究了蛋白与药物之间相互作用的反应机理,并在此基础上利用多种光谱法联用更深入的研究了两者反应过程中的氨基酸残基微环境的变化。同时还研究了小分子药物本身的荧光特性,和一系列小分子药物和蛋白的作用情况。本研究内容共包含以下五部分:第一章:综合介绍了药物小分子本身荧光特性以及蛋白质与药物小分子间相互作用的一般研究方法。对采用多种光谱法研究蛋白与药物小分子相互作用的研究进展进行了综述,并在此基础上提出了本文的立题思路。第二章:利用荧光光谱对沙拉沙星(SAR)在不同pH条件下的结构及其变化进行了研究并计算其解离常数及荧光量子产率,研究结果可以为喹诺酮类药物理化性质的比较研究提供参考。研究结果表明,在强酸性条件下沙拉沙星以H3L2+形式存在,最大荧光发射波长约455 nm;当pH 3~5时,H3L2+失去喹啉环1位N上结合的质子而以H2L+形式存在,荧光强度较大且基本不变,最大荧光发射波长位于458 nm;当pH>5时,随着pH升高,荧光发射波长蓝移至430 nm,H2L+失去羧基质子而以双极离子HL形式存在;当pH进一步升高时,HL失去哌嗪环N上结合的质子,转化成为阴离子L-,导致荧光强度降低,最大发射波长红移至约466 nm。在强碱性条件下,由于介质环境的影响,L-的荧光强度降低,但最大发射峰位置基本不变。第三章:利用荧光光谱法(包括荧光猝灭法、同步荧光法,共振光散射法三种方法)和紫外吸收光谱法研究298 K时牛血清白蛋白(BSA)和硫酸粘杆菌素,硫酸头孢匹罗,头孢匹胺钠三种不同的药物之间的相互作用机理。结果表明:对于相同的体系利用四种方法计算得到的结合常数的数量级一致;三个体系主要的猝灭方式均为生成新物质的静态猝灭;三种药物与蛋白作用时以1:1的比例结合;利用实验数据计算的Hill系数相似。文章中对四种方法所得实验结果进行了分析和比较,表明所用方法都可用于蛋白与药物反应机理的研究。第四章:利用荧光猝灭法和同步荧光法,分别研究了不同温度下盐酸头孢吡肟与牛血清白蛋白之间的反应机理。两种研究方法结果均表明盐酸头孢吡肟对牛血清蛋白的荧光发生了猝灭作用,二者之间通过静态猝灭的方式相互作用;牛血清蛋白与盐酸头孢吡肟反应的结合位点数约为1,表明它们相互作用形成1:1复合物;利用热力学参数计算得到牛血清蛋白与盐酸头孢吡肟之间主要的作用力类型为范德华力或是氢键;根据F?rster非辐射能量转移理论确定了盐酸头孢吡肟与牛血清蛋白的结合距离,进一步说明二者通过静态猝灭方式相互作用并伴有非辐射能量转移。第五章:利用灵敏度较高的四阶导数紫外光谱法,结合内源荧光法、同步荧光法、近紫外圆二色光谱法和位点试剂法多种方法共同研究牛血清白蛋白与盐酸头孢吡肟体系作用过程中氨基酸残基微环境极性及蛋白质大分子的构象变化。研究发现,随着CH浓度的增大,CH分子首先聚集在结构域IIA的Trp-213位置附近,导致色氨酸(Trp)残基所处微环境极性增强。形成聚集体后,诱导结构域IIA展开暴露出更多残基,导致酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)残基所处微环境极性增强。CH增大到一定浓度后,各残基微环境极性保持不变,BSA大分子构象趋于稳定。