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These authors contributed equally to this work.

The molecular-level insight of protein adsorption and its kinetics at interfaces is crucial because of its multifold role in diverse fundamental biological processes and applications. In the present study, the sum frequency generation (SFG) vibrational spectroscopy has been employed to demonstrate the adsorption process of bovine hemoglobin (BHb) protein molecules at the air–water interface at interfacial isoelectric point of the protein. It has been observed that surface coverage of BHb molecules significantly influences the arrangement of the protein molecules at the interface. The time-dependent SFG studies at two different frequencies in the fingerprint region elucidate the kinetics of protein denaturation process and its influence on the hydrogen-bonding network of interfacial water molecules at the air–water interface. The initial growth kinetics suggests the synchronized behavior of protein adsorption process with the structural changes in the interfacial water molecules. Interestingly, both the events carry similar characteristic time constants. However, the conformational changes in the protein structure due to the denaturation process stay for a long time, whereas the changes in water structure reconcile quickly. It is revealed that the protein denaturation process is followed by the advent of strongly hydrogen-bonded water molecules at the interface. In addition, we have also carried out the surface tension kinetics measurements to complement the findings of our SFG spectroscopic results.

中文翻译：

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探讨牛血红蛋白吸附过程及其对气水界面界面水结构的影响

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这些作者对这项工作做出了同样的贡献。

蛋白质吸附及其在界面处的动力学的分子水平洞察力至关重要，因为它在不同的基本生物过程和应用中具有多重作用。在本研究中，和频产生 (SFG) 振动光谱已被用于证明牛血红蛋白 (BHb) 蛋白质分子在蛋白质界面等电点处的空气-水界面处的吸附过程。已经观察到 BHb 分子的表面覆盖显着影响界面处蛋白质分子的排列。指纹区域中两个不同频率的时间依赖性SFG研究阐明了蛋白质变性过程的动力学及其对空气-水界面处界面水分子氢键网络的影响。初始生长动力学表明蛋白质吸附过程与界面水分子结构变化的同步行为。有趣的是，这两个事件都具有相似的特征时间常数。然而，由于变性过程引起的蛋白质结构的构象变化会持续很长时间，而水结构的变化会迅速协调。结果表明，在蛋白质变性过程之后，界面处出现了强氢键水分子。此外，我们还进行了表面张力动力学测量，以补充我们的 SFG 光谱结果的发现。两个事件都具有相似的特征时间常数。然而，由于变性过程引起的蛋白质结构的构象变化会持续很长时间，而水结构的变化会迅速协调。结果表明，在蛋白质变性过程之后，界面处出现了强氢键水分子。此外，我们还进行了表面张力动力学测量，以补充我们的 SFG 光谱结果的发现。两个事件都具有相似的特征时间常数。然而，由于变性过程引起的蛋白质结构的构象变化会持续很长时间，而水结构的变化会迅速协调。结果表明，在蛋白质变性过程之后，界面处出现了强氢键水分子。此外，我们还进行了表面张力动力学测量，以补充我们的 SFG 光谱结果的发现。结果表明，在蛋白质变性过程之后，界面处出现了强氢键水分子。此外，我们还进行了表面张力动力学测量，以补充我们的 SFG 光谱结果的发现。结果表明，在蛋白质变性过程之后，界面处出现了强氢键水分子。此外，我们还进行了表面张力动力学测量，以补充我们的 SFG 光谱结果的发现。