針對脫氧核糖核酸電分析化學研究

趙新富

(南陽醫學高等專科學校 河南南陽 473000)

針對脫氧核糖核酸電分析化學研究

趙新富

(南陽醫學高等專科學校 河南南陽 473000)

脫氧核糖核酸(DNA)是生物遺傳信息的載體，通過對DNA進行電分析化學研究，能夠加深對DNA特性的了解，可以為解決DNA損傷、臨床診斷等提供依據。本文就DNA電分析化學研究中，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，對DNA的電分析化學研究結果，可以進行遺傳性和傳染性疾病的鑒別和檢測，為一些疾病預防和治療提供指導思路，對于生命科學的進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性質也具有十分重要的意義。本文僅對DNA鏈中的堿基在單壁碳納米管復合聚吖啶橙(SWNTs/POAO)電極上的電化學行為進行研究。

(一)堿基對的氧化現象

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，又具有導電聚合物地性能。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構環系上的取代基增多而產生反向移動，且氧化的峰電流會隨著濃度增加而出現線性增長。(見圖1)

圖1：鳥嘌呤、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系，多π芳雜環系和缺π芳雜環系都在其結構中存在，所以鳥嘌呤(GUA)和腺嘌呤(ADE)容易發生氧化，且氧化電流較大；而嘧啶堿基結構中只有缺π芳雜環，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的靈敏度比嘌呤堿基低的結論[1]。

(二)嘌呤堿基氧化過程分析

以ADE和GUA為研究對象，分別分析研究了其在不同電極的反應(見圖2)。

在圖中可以發現，只有嘌呤堿基對的氧化電流峰，而沒有還原峰，由此可以得知嘌呤堿基的電極反應是不可逆的過程。

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基團給電極提供了更多的反應點，催化了GUA、ADE的反應，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：腺嘌呤和鳥嘌呤的循環伏安圖)

脫氧核糖核酸與金屬離子的相互作用，主要有其對金屬離子的吸附作用以及堿基上特點結合點與金屬離子發生配位作用。本文僅對DNA嘧啶堿基與汞、銀離子的相互作用進行分析。

(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年時就已經被Katz發現，但其觀點是汞離子與DNA鏈中的磷酸骨架發生了互相作用，到后來Thomas用紫外光譜證實汞離子是與DNA中的堿基發生作用。在這個發現之后，Katz于1963年又提出了T-Hg-T的假設，這個假設內容是汞離子與T堿基是以1:2的比例形成新配合物。近年來，日本人Ono等人通過溶解曲線、質譜以及核磁共振等手段進一步證實了T-Hg-T的假設[2]。

由于有毒性是汞離子的具備的特點，利用DNA能夠與汞離子結合發生反應的特性，可以來進行環境汞離子含量的檢測。

(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小組開始研究，他們通過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錯配)發生特異性結合的現象，證實了銀離子與嘧啶反應能夠形成穩定的P-Ag-P結構。2008年，One小組提出了銀離子可以與胞嘧啶形成穩定的C-Ag-C結構，并通過變溫紫外的研究手段證實了銀離子具有能夠使錯配的DNA雙鏈更加穩定。

根據銀離子的這種特性，可以將其設計成分子信標，應用在醫學診斷、生物工程研究等各個領域。

三、結語

DNA電分析化學研究對于基因識別、臨床醫學、生物工程等發展有著重要的作用，具有廣闊的應用前景。因此，深入DNA電分析化學研究，有著十分重要的現實意義。

[1]徐仲,李寧,崔燕平,等.電場極化對堿基對質子轉移和電子傳遞的影響[J].高等學校化學學報,2009,3:588-592.

[2]王忠霞,張立,梁汝萍等.基于Hg和Ag＋對DNA修飾金納米粒子的作用構建DNA邏輯門[J].化學傳感器,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

[責任編輯：周 天]

趙新富(1965-)，男， 河南南陽人，本科，副教授，處級干部，研究方向：化學專業方向。