| 题名 | 光电化学传感器检测环境化合物致核酸损伤的研究 |
| 作者 | 梁敏敏 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-12-24 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 郭良宏 |
| 关键词 | 光电化学传感器 核酸损伤 金属离子 有机化合物 酶活化 photoelectrochemical sensor DNA damage metal ions organic chemicals enzyme activation. |
| 其他题名 | Photoelectrochemical Sensor for the Detection of DNA Damage Induced by Environmental Chemicals |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 金属离子和有机污染物是环境中的两大主要遗传毒性物质，它们分别能造成 核酸氧化损伤以及加合物损伤，代表核酸损伤的两大主要机理。如果核酸的损伤 没有及时修复，就会对正常的生命活动产生严重扰乱，甚至导致癌症和畸变的产 生。本论文研究了核酸的光电化学氧化反应机制，建立了光电化学检测核酸损伤 的新方法，并在此基础上组建了光电化学传感器，用于检测金属离子和有机污染 物造成的核酸氧化损伤及加合物损伤。 首先，本论文将联吡啶钌组装到纳米半导体电极上，研究了核酸的光电化学 氧化反应机制。在光电体系中，聚鸟嘌呤(poly-G)最容易被氧化，表现出最强的 催化光电流信号，其次是聚腺嘌呤(poly-A)，而聚胞嘧啶（poly-C）和聚尿嘧啶 （poly-U）由于氧化还原电位高，不能够被氧化，因此没有表现出增强的催化光 电流。另外，核酸损伤后光电流明显增强。实验结果说明，基于联吡啶钌的光电 化学体系可以实现核酸碱基的光电化学选择性氧化，体系的光电信号因核酸分子 的结构及所包含碱基的类型不同而存在很大的差别，以此，建立了光电化学检测 核酸损伤的新方法。 基于核酸的光电化学氧化反应机制，组装了两种光电化学DNA 传感器，传 感器界面由光电信号分子和DNA 组成。这两种传感器都用来检测金属离子Fe2+ 通过Fenton 反应引起的DNA 氧化损伤，以及有机污染物氧化苯乙烯引起的DNA 加合物损伤。DNA 损伤后引起光电流的明显变化，在Fenton 试剂中，DNA 损伤 反应在1h 内完成，在氧化苯乙烯试剂中，损伤反应在3h 内完成，Fenton 试剂造 成的损伤要比氧化苯乙烯更加严重。实验结果表明，组装的这两种传感器都能够 快速灵敏的检测出DNA 氧化损伤及加合物损伤。 光电化学DNA传感器在检测金属离子的遗传毒性时需要H2O2共同存在，对 于有机污染物，也只能够检测出可以和核酸直接作用形成共价加合物的活性有机 物质，但是大部分有机化合物不能直接和核酸作用，它们只有进入生物体，在肝 脏内经过酶代谢后才可以和核酸进行共价结合，形成碱基加合物。这就使得这类 传感器在筛查化学物质的潜在遗传毒性上受到很大限制。为了实现对化学物质的 潜在遗传毒性进行筛查，本论文将光电信号分子、DNA和酶三种组分共同组装到传感器界面上，构建了两种光电化学酶传感器，葡萄糖氧化酶传感器和血红蛋 白传感器，并用这两种传感器分别检测了金属离子Fe2+和有机化合物苯乙烯的潜 在遗传毒性。实验结果表明，在葡萄糖存在下，葡萄糖氧化酶传感器能够迅速产 生双氧水，和样品中的Fe2+一起造成核酸的氧化损伤，使光电流信号发生变化， 这种传感器能够检测到低于50 μM的Fe2+的遗传毒性，检测灵敏度有很大提高； 在检测有机化合物苯乙烯的遗传毒性时，血红蛋白传感器能够将苯乙烯活化为遗 传毒性物质氧化苯乙烯，造成核酸的加合物损伤，这种损伤能够迅速通过光电流 信号的变化在传感器上被检测出来。另外，论文还用荧光光谱法和凝胶电泳技术 对该传感器的检测结果进行了验证。以上实验结果表明，经进一步开发的光电化 学传感器能够检测出酶催化原位产生的核酸氧化损伤及加合物损伤。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 公开日期 | 2010-06-01 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/260]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 梁敏敏. 光电化学传感器检测环境化合物致核酸损伤的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2007. |
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