光譜法和電化學方法研究——幾種危險物質與DNA的作用.pdf

1、本論文以多種分析測試技術結合化學計量學方法研究了幾種危險物質與小牛胸腺DNA(ctDNA)的相互作用,其中包括異丙腎上腺素、溴鼠靈、隱性孔雀石綠和環(huán)境激素。通過這些研究有助于理解它們在體內(nèi)的作用過程,能夠更好地在分子水平上闡明生命現(xiàn)象的本質,深刻理解某些疾病在基因水平上的發(fā)病機理,為臨床治療以及新藥研究提供了一定的理論依據(jù)。
　　 論文主要分為五個部分。第一部分綜述了DNA這種生物大分子在整個生命過程中扮演的重要角色,DNA的結

2、構特征和小分子與DNA的作用類型等,然后分別介紹了熒光、紫外、電化學等各種分析手段以及化學計量學在該領域的研究現(xiàn)狀。第二部分主要是采用電化學和光譜學的方法研究異丙腎上腺素與小牛胸腺DNA的相互作用。在玻碳電極上采用循環(huán)伏安法(cyclic voltammetry)和微分脈沖伏安法(differential pulse voltammetry)研究異丙腎上腺素的電化學特征,可以觀察到異丙腎上腺素被氧化并且有一個不可逆的氧化峰,繼而推斷出異

3、丙腎上腺素與DNA的作用方式為嵌插作用,并得到結合常數(shù)K和計量系數(shù)比m。采用化學計量學多元曲線分辨一交替最小二乘法(MCR-ALS)解析紫外和熒光數(shù)據(jù)擴展的光譜矩陣,得到異丙腎上腺素、DNA以及異丙腎上腺素—DNA絡合物的純光譜和濃度趨勢圖,并根據(jù)濃度趨勢圖得到反應過程的定量信息。第三部分是采用熒光光譜法和紫外光譜法研究溴鼠靈與DNA的相互作用,通過探針競爭實驗,鹽效應實驗和碘化鉀(K1)猝滅實驗,推斷作用方式為溝槽作用和靜電作用的聯(lián)合

4、作用方式。通過化學計量學多元曲線分辨。交替最小二乘法(multivariatecurve resolution-alternating least squares,MCR-ALS)解析組合的光譜矩陣得到絡合物的結合常數(shù)為(6.40±0.5)×104 M-1,結合比為1.0。在維生素K1存在下,溴鼠靈與DNA的相互作用會減弱,使用平行因子分析(PARAFAC)對三維熒光矩陣進行解析,根據(jù)得到的濃度變化趨勢圖可知維生素K1加入溴鼠靈-DNA

5、體系后,形成一種三元絡合物。第四部分研究了隱性孔雀石綠與DNA的作用情況以及表面活性劑對絡合物的影響。通過圓二色譜圖(CD)中B-DNA型的特征245nm峰位置的藍移,說明隱性孔雀石綠與DNA的作用方式為嵌插作用。隨后采用鹽效應實驗和KI猝滅實驗對作用方式進一步驗證。利用多元曲線分辨一交替最小二乘法對擴展的光譜數(shù)據(jù)矩陣進行解析,得到隱性孔雀石綠、DNA和隱性孔雀石綠-DNA的純光譜圖以及相對應的濃度變化趨勢圖,并對其進行定量分析得到結合

6、常數(shù)和結合比。此外考察了不同比例的十六烷三甲基溴化銨(CTAB)與DNA存在時,隱性孔雀石綠的熒光增強情況,當CTAB的濃度越大時,隱性孔雀石綠的熒光增強程度越大。由于隱性孔雀石綠本身具有致癌性,所以環(huán)境中的表面活性劑的存在可能會導致體內(nèi)的二次中毒。第五部分利用伏安法、熒光法、紫外法和圓二色譜同時研究兩種環(huán)境激素(壬基酚和辛基酚)與DNA的相互作用。固定環(huán)境激素濃度,不斷增加DNA的量,通過CO光譜進行監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)溶液中DNA的CD信號

7、在壬基酚中增強的程度大于辛基酚,說明與DNA的相互作用過程中壬基酚強于辛基酚。與此同時研究不同溫度下的熒光實驗,通過Stem-Volmer方程計算得到兩種環(huán)境激素與’DNA的作用常數(shù)大小為壬基酚大于辛基酚。電化學實驗證明壬基酚和辛基酚與DNA的作用方式為嵌插作用,通過計算得到的結合常數(shù)大小為壬基酚大于辛基酚。
　　 通過本文的研究可以發(fā)現(xiàn),這些危險物質與DNA的相互作用的主要方式是嵌插作用,嵌插作用的主要作用位點是DNA雙螺旋結