He-Ne激光对DNA固体纤维诱变的拉曼光谱分析

摘要

本文用拉曼光谱技术研究了不同功率密度的He-Ne激光照射小牛胸腺DNA固体纤维不同时间对其分子结构的影响。从DNA的磷酸骨架基团和构象、脱氧核糖和磷酸-脱氧核糖以及碱基三个方面分析了激光对DNA损伤的效应。该研究有助于进一步从分子水平上理解激光与DNA相互作用的机理，在激光育种、激光医学和激光生物基因方面具有一定的参考价值。通过反复实验，得到下面一些结论： 1、低功率密度的He-Ne激光照射DNA固体纤维后，构象仍为A型，但随照射时间延长，有轻微损伤。照射时间很短时，激光对磷酸骨架结构基本无影响，对氢键和碱基有轻微损伤。随着照射时间延长，部分磷酸二酯键O-P-O和氢键断裂，继续照射，激光先是对DNA的损伤有所减少，然后又使DNA的损伤加剧。但磷酸骨架基团损伤程度减小的时间早于氢键损伤程度减小的时间。在较长时间照射后激光对DNA损伤程度反而降低的机制不清楚。激光对大部分碱基的影响是先破坏与DNA垂直的碱基-碱基堆积相互作用，再使碱基之间氢键受损和断裂。 2、高功率密度的He-Ne激光照射DNA固体纤维后，对DNA的损伤是严重的。很短时间的照射就使DNA各碱基的强度减小率在30％左右，随着照射时间的延长，各碱基强度减小率在60％～80％之间。DNA构象仍为A型，但构象随照射时间的延长受损程度加剧，最初有部分单、双链断裂，最后DNA变为无序，使DNA构型也发生了变化。随激光照射时间的延长，脱氧核糖由轻微损伤到严重损伤。激光对各碱基均造成一定程度损伤，损伤最严重的是鸟嘌呤和腺嘌呤，其次是胸腺嘧啶和胞嘧啶。 3、中功率密度He-Ne激光照射DNA固体纤维后，在很短的照射时间，激光对DNA磷酸骨架结构和氢键的损伤就达到了最大值，这时不仅有磷酸二酯键的断裂，氢键也发生了断裂；随着照射时间的延长，激光对DNA的损伤程度先是减小，然后再加剧。激光对碱基的影响，先是使碱基谱线强烈减色，随着照射时间的延长，减色效应逐渐减小，然后变为较强的增色效应，再变为减色效应，这也许是激光在损伤碱基后又破坏碱基.碱基间的垂直堆积状况，造成碱基谱线的拉曼增色效应。 本部分研究还尝试从价键水平分析激光对DNA碱基的损伤效应。激光照射DNA后，DNA嘧啶组分中的胞嘧啶C4原子处氨基有减少的可能，而C5C6双键的减色可能是由于C5C6电子云密度降低的原因，这也是导致C5C4单键键伸缩振动减弱的原因。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1激光对DNA作用的研究现状

1.1激光对生物组织的影响

1.2激光对DNA作用的研究现状

2激光拉曼光谱学理论

2.1拉曼散射的基本原理

2.2拉曼散射的经典理论

2.3拉曼散射的量子理论

2.4拉曼光谱的实验装置

2.5拉曼光谱的优越性

3常规激光拉曼光谱技术在生物分子DNA结构研究中的应用

4本课题的意义

第二章激光辐射对DNA结构影响的拉曼光谱研究

1实验仪器和材料

2拉曼光谱图像分析

3 10mW/cm2He-Ne激光对DNA结构影响的拉曼光谱研究

3.1实验结果

3.2结果分析

4 1000mW/cm2He-Ne激光对DNA结构影响的拉曼光谱研究

4.1实验结果

4.2结果分析

5 300mW/cm2He-Ne激光对DNA结构影响的拉曼光谱研究

5.1实验结果

5.2结果分析

第三章总结和讨论

1低功率密度He-Ne激光对DNA诱变的特点

2高功率密度He-Ne激光对DNA诱变的特点

3中功率密度He-Ne激光对DNA诱变的特点

4激光对DNA损伤诱变的作用机理

致 谢

参考文献

附录