趙新富

(南陽(yáng)醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 河南南陽(yáng) 473000)

針對(duì)脫氧核糖核酸電分析化學(xué)研究

趙新富

(南陽(yáng)醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 河南南陽(yáng) 473000)

脫氧核糖核酸(DNA)是生物遺傳信息的載體，通過(guò)對(duì)DNA進(jìn)行電分析化學(xué)研究，能夠加深對(duì)DNA特性的了解，可以為解決DNA損傷、臨床診斷等提供依據(jù)。本文就DNA電分析化學(xué)研究中，DNA堿基電活性以及金屬離子的相互作用做出陳述。

脫氧核糖核酸；電分析化學(xué)研究；堿基；電活性；相互作用

脫氧核糖核酸(DNA)是組成染色體的重要成分，承載著生物遺傳的信息，是一種很重要的生命物質(zhì)，對(duì)DNA的電分析化學(xué)研究結(jié)果，可以進(jìn)行遺傳性和傳染性疾病的鑒別和檢測(cè)，為一些疾病預(yù)防和治療提供指導(dǎo)思路，對(duì)于生命科學(xué)的進(jìn)步與研究有著重要的作用。

一、脫氧核糖核酸堿基的電活性研究

堿基的組成和排列順序不同是DNA核苷酸之間存在差別的主要原因，因此，研究DNA分子中堿基的電化學(xué)性質(zhì)也具有十分重要的意義。本文僅對(duì)DNA鏈中的堿基在單壁碳納米管復(fù)合聚吖啶橙(SWNTs/POAO)電極上的電化學(xué)行為進(jìn)行研究。

(一)堿基對(duì)的氧化現(xiàn)象

SWNTs/POAO電極既具有較大的比表面積大的π電子體系及大量的活性電位特點(diǎn)，又具有導(dǎo)電聚合物地性能。因此，在SWNTs/POAO電極上，嘌呤堿基和嘧啶堿基的氧化電位都隨著其結(jié)構(gòu)環(huán)系上的取代基增多而產(chǎn)生反向移動(dòng)，且氧化的峰電流會(huì)隨著濃度增加而出現(xiàn)線性增長(zhǎng)。(見(jiàn)圖1)

圖1：鳥(niǎo)嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶的2.5微分伏安圖

由于嘌呤堿基是由嘧啶和咪唑酬和而成的環(huán)系，多π芳雜環(huán)系和缺π芳雜環(huán)系都在其結(jié)構(gòu)中存在，所以鳥(niǎo)嘌呤(GUA)和腺嘌呤(ADE)容易發(fā)生氧化，且氧化電流較大；而嘧啶堿基結(jié)構(gòu)中只有缺π芳雜環(huán)，致使其比嘌呤堿基的氧化電位較正，氧化電流較小。

由上所述，可以得出嘧啶堿基電氧化反應(yīng)的靈敏度比嘌呤堿基低的結(jié)論[1]。

(二)嘌呤堿基氧化過(guò)程分析

以ADE和GUA為研究對(duì)象，分別分析研究了其在不同電極的反應(yīng)(見(jiàn)圖2)。

在圖中可以發(fā)現(xiàn)，只有嘌呤堿基對(duì)的氧化電流峰，而沒(méi)有還原峰，由此可以得知嘌呤堿基的電極反應(yīng)是不可逆的過(guò)程。

在圖中還可以看出，ADE和GUA的氧化峰電流在GCE(玻碳電極)和POAO(聚吖啶橙電極)上基本相同且都較小；而在SWNTs修飾電極上比在GCE上有明顯增加，這表明碳單壁納 米管增加了GCE電極的有效面積，且其自身帶有 的—COOH、—OH基團(tuán)給電極提供了更多的反應(yīng)點(diǎn)，催化了GUA、ADE的反應(yīng)，峰電流明顯增大。

而在SWNTs/POAO電極上，嘌呤堿基的氧化電流增加更加明顯。

二、DNA堿基與金屬離子的相互作用

(圖2：腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤的循環(huán)伏安圖)

脫氧核糖核酸與金屬離子的相互作用，主要有其對(duì)金屬離子的吸附作用以及堿基上特點(diǎn)結(jié)合點(diǎn)與金屬離子發(fā)生配位作用。本文僅對(duì)DNA嘧啶堿基與汞、銀離子的相互作用進(jìn)行分析。

(一)汞離子與胸腺嘧啶的相互作用

汞離子與DNA的相互作用在1952年時(shí)就已經(jīng)被Katz發(fā)現(xiàn)，但其觀點(diǎn)是汞離子與DNA鏈中的磷酸骨架發(fā)生了互相作用，到后來(lái)Thomas用紫外光譜證實(shí)汞離子是與DNA中的堿基發(fā)生作用。在這個(gè)發(fā)現(xiàn)之后，Katz于1963年又提出了T-Hg-T的假設(shè)，這個(gè)假設(shè)內(nèi)容是汞離子與T堿基是以1:2的比例形成新配合物。近年來(lái)，日本人Ono等人通過(guò)溶解曲線、質(zhì)譜以及核磁共振等手段進(jìn)一步證實(shí)了T-Hg-T的假設(shè)[2]。

由于有毒性是汞離子的具備的特點(diǎn)，利用DNA能夠與汞離子結(jié)合發(fā)生反應(yīng)的特性，可以來(lái)進(jìn)行環(huán)境汞離子含量的檢測(cè)。

(二)銀離子與胞嘧啶的相互作用

銀離子與胞嘧啶的相互作用是在2002年才由Tanaka小組開(kāi)始研究，他們通過(guò)研究銀離子與人工合成DNA雙鏈(含有嘧啶(Pyridine)修飾堿基形成的P-P錯(cuò)配)發(fā)生特異性結(jié)合的現(xiàn)象，證實(shí)了銀離子與嘧啶反應(yīng)能夠形成穩(wěn)定的P-Ag-P結(jié)構(gòu)。2008年，One小組提出了銀離子可以與胞嘧啶形成穩(wěn)定的C-Ag-C結(jié)構(gòu)，并通過(guò)變溫紫外的研究手段證實(shí)了銀離子具有能夠使錯(cuò)配的DNA雙鏈更加穩(wěn)定。

根據(jù)銀離子的這種特性，可以將其設(shè)計(jì)成分子信標(biāo)，應(yīng)用在醫(yī)學(xué)診斷、生物工程研究等各個(gè)領(lǐng)域。

三、結(jié)語(yǔ)

DNA電分析化學(xué)研究對(duì)于基因識(shí)別、臨床醫(yī)學(xué)、生物工程等發(fā)展有著重要的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，深入DNA電分析化學(xué)研究，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]徐仲,李寧,崔燕平,等.電場(chǎng)極化對(duì)堿基對(duì)質(zhì)子轉(zhuǎn)移和電子傳遞的影響[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào),2009,3:588-592.

[2]王忠霞,張立,梁汝萍等.基于Hg和Ag＋對(duì)DNA修飾金納米粒子的作用構(gòu)建DNA邏輯門[J].化學(xué)傳感器,2012,1:31-32.

In view of the DNA electroanalysis chemistry research

Zhao Xin-fu
(Nanyang medical college, Nanyang Henan, 473000, China)

DNA is the carrier of biological genetic information, through the study based on DNA, can deepen the understanding, the characteristics of the DNA can be solved for DNA damage, and to provide basis for clinical diagnosis. In this paper, the DNA electroanalysis chemistry study, DNA bases electrical activity and the interaction of metal ions to make statements.

DNA; electroanalysis chemistry research; base; electrical activity; interact with each other

TQ460

A

1000-9795（2014）09-000236-01

[責(zé)任編輯：周 天]

趙新富(1965-)，男， 河南南陽(yáng)人，本科，副教授，處級(jí)干部，研究方向：化學(xué)專業(yè)方向。