铜和锌是人体必需的微量元素,具有广泛的生物功能。对其毒理作用已经作了很多有意义的研究。在铜和锌对人体的致病过程中,水作为溶剂和维持蛋白质构象的稳定起着至关重要的作用。本论文对Cu²⁺、Zn²⁺对水分子团簇结构的影响和其水合离子结构进行了研究,并通过冷冻-解冻的方法改变其结构,进一步研究不同结构Cu²⁺和Zn²⁺水合离子和水分子团簇条件下牛血清白蛋白（BSA）构象的变化规律。论文主要包括以下几个部分:利用粘度法、核磁共振和拉曼光谱等方法,研究了ZnCl₂、AlCl₃、CuCl₂和CuSO4及其阴、阳离子对水分子结构的影响,这些化合物均具有促进水分子缔合,使水团簇加大的作用。阳离子对水结构的缔合促进作用程度为Al₃+>Zn²⁺>Cu²⁺,Cl-对水缔合的破坏作用大于SO42-。三蒸水和不同浓度ZnCl₂、AlCl₃、CuCl₂溶液经冷冻处理后,水团簇变小,电导率增加,17O-NMR化学位移和半峰宽降低,这种结构可保持8小时左右。Cu²⁺和Zn²⁺水合离子随溶液浓度增加,第一水合层配位结构发生变化。Cu-O配位数介于3～4之间,键长在1.92～1.98 ?之间。随溶液浓度增加,Cu²⁺原先结合O原子的位置被取代,配位数减小,键长增加;Zn-O配位数介于5～6之间,Zn-O键长在2.03～2.05 ?之间,随溶液浓度增加,水解络合物Zn（OH）n（H2O）m（2-n）所占的比例增大,配位数和键长均减小。Cu²⁺和Zn²⁺水溶液经冷冻-解冻处理后,溶液中自由水分子增多,金属离子水合效应增强,第一水合层配位结构发生明显变化。Cu-O配位数变大,键长变化无规律,热无序度增加;Zn-O配位数和键长均变大。Cu²⁺和Zn²⁺与BSA有强的结合作用,随摩尔比的增加,对BSA氢键的破坏作用增强,同时由于Cu²⁺和Zn²⁺对水结构的促进作用,水分子与BSA之间的疏水作用降低,BSA的稳定性降低,α-螺旋结构含量逐渐降低。对5.0×10-6mol·L-1BSA溶液,Cu²⁺与BSA的摩尔比为5～15,Zn²⁺与BSA摩尔比为10～15时,出现了由于Cu²⁺和Zn²⁺对BSA疏水基团作用的增大,α-螺旋结构增加的中间构象状态。CuCl₂和Zn（NO3）2溶液经冷冻处理,在解冻后8小时内,引起BSA紫外吸收增色效应、红外光谱酰胺Ⅰ带与酰胺Ⅱ带的位移和CD谱的峰强度变化减弱,对α-螺旋结构的氢键破坏作用降低,α-螺旋结构含量降低的程度变小。冷冻处理三蒸水后溶解BSA和CuCl₂、Zn（NO3）2反应,对BSA的构象影响明显。