针对脱氧核糖核酸电分析化学研究

赵新富

(南阳医学高等专科学校 河南南阳 473000)

针对脱氧核糖核酸电分析化学研究

赵新富

(南阳医学高等专科学校 河南南阳 473000)

脱氧核糖核酸(DNA)是生物遗传信息的载体，通过对DNA进行电分析化学研究，能够加深对DNA特性的了解，可以为解决DNA损伤、临床诊断等提供依据。本文就DNA电分析化学研究中，DNA碱基电活性以及金属离子的相互作用做出陈述。

脱氧核糖核酸；电分析化学研究；碱基；电活性；相互作用

脱氧核糖核酸(DNA)是组成染色体的重要成分，承载着生物遗传的信息，是一种很重要的生命物质，对DNA的电分析化学研究结果，可以进行遗传性和传染性疾病的鉴别和检测，为一些疾病预防和治疗提供指导思路，对于生命科学的进步与研究有着重要的作用。

一、脱氧核糖核酸碱基的电活性研究

碱基的组成和排列顺序不同是DNA核苷酸之间存在差别的主要原因，因此，研究DNA分子中碱基的电化学性质也具有十分重要的意义。本文仅对DNA链中的碱基在单壁碳纳米管复合聚吖啶橙(SWNTs/POAO)电极上的电化学行为进行研究。

(一)碱基对的氧化现象

SWNTs/POAO电极既具有较大的比表面积大的π电子体系及大量的活性电位特点，又具有导电聚合物地性能。因此，在SWNTs/POAO电极上，嘌呤碱基和嘧啶碱基的氧化电位都随着其结构环系上的取代基增多而产生反向移动，且氧化的峰电流会随着浓度增加而出现线性增长。(见图1)

图1：鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶的2.5微分伏安图

由于嘌呤碱基是由嘧啶和咪唑酬和而成的环系，多π芳杂环系和缺π芳杂环系都在其结构中存在，所以鸟嘌呤(GUA)和腺嘌呤(ADE)容易发生氧化，且氧化电流较大；而嘧啶碱基结构中只有缺π芳杂环，致使其比嘌呤碱基的氧化电位较正，氧化电流较小。

由上所述，可以得出嘧啶碱基电氧化反应的灵敏度比嘌呤碱基低的结论[1]。

(二)嘌呤碱基氧化过程分析

以ADE和GUA为研究对象，分别分析研究了其在不同电极的反应(见图2)。

在图中可以发现，只有嘌呤碱基对的氧化电流峰，而没有还原峰，由此可以得知嘌呤碱基的电极反应是不可逆的过程。

在图中还可以看出，ADE和GUA的氧化峰电流在GCE(玻碳电极)和POAO(聚吖啶橙电极)上基本相同且都较小；而在SWNTs修饰电极上比在GCE上有明显增加，这表明碳单壁纳 米管增加了GCE电极的有效面积，且其自身带有 的—COOH、—OH基团给电极提供了更多的反应点，催化了GUA、ADE的反应，峰电流明显增大。

而在SWNTs/POAO电极上，嘌呤碱基的氧化电流增加更加明显。

二、DNA碱基与金属离子的相互作用

(图2：腺嘌呤和鸟嘌呤的循环伏安图)

脱氧核糖核酸与金属离子的相互作用，主要有其对金属离子的吸附作用以及碱基上特点结合点与金属离子发生配位作用。本文仅对DNA嘧啶碱基与汞、银离子的相互作用进行分析。

(一)汞离子与胸腺嘧啶的相互作用

汞离子与DNA的相互作用在1952年时就已经被Katz发现，但其观点是汞离子与DNA链中的磷酸骨架发生了互相作用，到后来Thomas用紫外光谱证实汞离子是与DNA中的碱基发生作用。在这个发现之后，Katz于1963年又提出了T-Hg-T的假设，这个假设内容是汞离子与T碱基是以1:2的比例形成新配合物。近年来，日本人Ono等人通过溶解曲线、质谱以及核磁共振等手段进一步证实了T-Hg-T的假设[2]。

由于有毒性是汞离子的具备的特点，利用DNA能够与汞离子结合发生反应的特性，可以来进行环境汞离子含量的检测。

(二)银离子与胞嘧啶的相互作用

银离子与胞嘧啶的相互作用是在2002年才由Tanaka小组开始研究，他们通过研究银离子与人工合成DNA双链(含有嘧啶(Pyridine)修饰碱基形成的P-P错配)发生特异性结合的现象，证实了银离子与嘧啶反应能够形成稳定的P-Ag-P结构。2008年，One小组提出了银离子可以与胞嘧啶形成稳定的C-Ag-C结构，并通过变温紫外的研究手段证实了银离子具有能够使错配的DNA双链更加稳定。

根据银离子的这种特性，可以将其设计成分子信标，应用在医学诊断、生物工程研究等各个领域。

三、结语

DNA电分析化学研究对于基因识别、临床医学、生物工程等发展有着重要的作用，具有广阔的应用前景。因此，深入DNA电分析化学研究，有着十分重要的现实意义。

[1]徐仲,李宁,崔燕平,等.电场极化对碱基对质子转移和电子传递的影响[J].高等学校化学学报,2009,3:588-592.

[2]王忠霞,张立,梁汝萍等.基于Hg和Ag＋对DNA修饰金纳米粒子的作用构建DNA逻辑门[J].化学传感器,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

[责任编辑：周 天]

赵新富(1965-)，男， 河南南阳人，本科，副教授，处级干部，研究方向：化学专业方向。