某些染料小分子与DNA的相互作用及其在DNA电化学传感器中的应用

摘要

DNA和其他分子的结合模式与DNA的复制和保留密切相关，并可以用于阐释DNA结构和功能、抗癌、抗肿瘤药物的作用机理以及某些疾病的发病机理等。另外，具有氧化还原性的小分子与单链DNA(ssDNA)和双链DNA(dsDNA)具有不同的结合力，因此可以区分ssDNA和dsDNA，可以用于电化学生物传感器制备过程中的电活性杂交指示剂，并具有很多优点，例如成本低、设备简单、所需空间小、能源需求少等等。 DNA电化学传感器技术是一门涉及生物化学、电化学、医学以及电子学等领域的交叉学科，具有简单、可靠、价廉、灵敏和选择性好等优点。杂交指示剂的设计、选择和应用是DNA电化学传感器研究的一项重要内容。将染料小分子作为杂交指示剂具有简单、光电信号灵敏度高等优点，已在电化学生物传感器研究中被广泛应用。转基因植物(GMP)是基因工程技术的快速发展的产物，在其造福人类的同时，也给人类带来了安全性问题和潜在的环境危害。因此加强对转基因植物产品准确快速的检测对安全性评估显得尤为重要，DNA电化学传感器使这种检测变成了可能。 在本文中，我们采用光谱法和电化学方法详细的研究了多种染料小分子与ssDNA和dsDNA的识别作用，研究和讨论了差异性作用的模式和机理。制备了几种不同的电化学生物传感器，将转基因植物产品的基因探针固定在电极表面，并选用上述几种对ssDNA和dsDNA具有识别功能的染料小分子作为杂交指示剂对目标序列进行了检测。 (1)在水溶液中采用紫外-可见光谱法和循环伏安法研究了亚甲紫(MV)、灿烂甲酚紫(BCV)和麦尔多拉蓝(MB)与DNA的相互作用。 (2)采用直接吸附法制备了ssDNA或dsDNA修饰电极，研究了MV、BCV和MB与ssDNA或dsDNA在电极表面的相互作用，讨论了结合机理，得到了MV、BCV和MB与ssDNA或dsDNA在电极表面的结合常数。 (3)采用静电吸附法将转基因植物基因片段探针固定在电极表面，制备了不同的电化学传感器，以MV、BCV和MB为电化学杂交指示剂研究了对花椰菜花叶病毒的35S启动子(CaMV35S)、草丁膦乙酰转移酶基因(PAT)等转基因植物基因片段的电化学检测，获得了较好的检测结果。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1 DNA属性及其与染料小分子的相互作用

1.1.1 DNA的组成和结构

1.1.2 DNA的物理性质

1.1.3 DNA的电化学性质

1.1.4 DNA与染料小分子的作用模式

1.1.5与DNA相互作用的染料小分子

1.1.6 DNA与有机小分子相互作用的常用研究方法

1.2电化学DNA杂交指示剂

1.2.1电化学杂交指示剂的定义及分类

1.2.2染料小分子作为杂交指示剂的应用

1.3转基因植物产品外源基因分析的意义

1.3.1转基因植物产品的产业化现状

1.3.2转基因植物产品的检测

1.4本论文的基本思路和目的

参考文献

第二章亚甲紫与DNA相互作用及其对单双链DNA的电化学识别

2.1实验部分

2.1.1试剂和材料

2.1.2仪器

2.1.3玻碳电极的处理

2.1.4 DNA修饰玻碳电极的制备

2.1.5 MV与DNA相互作用的循环伏安和电化学阻抗谱研究

2.1.6 MV作为杂交指示剂检测CaMV 35S基因片段

2.2结果讨论

2.2.1溶液中MV与DNA相互作用的循环伏安法研究

2.2.2 DNA与玻碳电极表面的MV相互作用的研究

2.2.3作为杂交指示剂应用CaMV 35S基因的检测

2.3结论

参考文献

第三章灿烂甲酚紫与单、双链DNA不同结合作用的光谱和电化学法研究及其在DNA电化学传感器中的作用

3.1实验部分

3.1.1试剂和材料

3.1.2仪器

3.1.3 DNA/GCE的制备

3.1.4 BCV与DNA相互作用的电化学研究

3.1.5 BCV作为杂交指示剂检测CaMV 35S基因片段

3.2结果与讨论

3.2.1紫外-可见吸收光谱曲线

3.2.2 BCV与ssDNA和dsDNA在电极表面的相互作用

3.2.3作为杂交指示剂应用于CaMV 35S基因的检测

3.3结论

参考文献

第四章麦尔多拉蓝与DNA相互作用的循环伏安法和电化学交流阻抗法研究

4.1实验部分

4.1.1试剂

4.1.2仪器

4.1.3 DNMGCE的制备

4.1.4MB与DNA相互作用的循环伏安法和电化学交流阻抗法研究

4.2结果与讨论

4.2.1 MB与DNA在溶液中的电化学行为

4.2.2 MB与修饰电极上的ssDNA和dsDNA相互作用的循环伏安行为

4.2.3电化学交流阻抗研究

4.3结论

参考文献

第五章DNA在二氧化钛-碳纳米管复合膜修饰电极上的固定及以灿烂甲酚紫为电化学杂交指示剂检测PAT基因

5.1实验部分

5.1.1试剂和材料

5.1.2仪器

5.1.3 TiO2-CNT分散液的制备

5.1.4 TiO2-CNT膜的修饰

5.1.5 DNA或探针的固定

5.1.6杂交反应

5.1.7 BCV的富集及电化学研究

5.2结果与讨论

5.2.1 TiO2-CNT/GCE的电化学表征

5.2.2 ssDNA的固定

5.2.3 BCV与 dsDNA/TiO2-CNT/GCE和dsDNA/TiO2-CNT/GCE作用

5.2.4 BCV与dsDNA/TiO2-CNT/GCE相互作用电化学研究

5.2.5 PAT基因DNA特定序列的检测

5.3结论

参考文献

结论

致谢

攻读学位期间已发表和待发表的相关学术论文题录