酚氧桥联型同/异双核金属配合物的合成、表征及其模拟酶活性研究

摘要

核酸酶及超氧化物歧化酶(SOD)的模拟活性研究多年来受到生物学家和化学家的关注。前者主要研究人工核酸酶水解断裂DNA和RNA，合成一些金属配合物（中心金属离子包括过渡金属离子和稀土离子）作为核酸断裂试剂，研究其最佳切割反应条件、切割效率、特异识别性，阐明其作用机理，通过分子设计寻找有效的治疗试剂和探针。后者则是根据天然SOD活性部位的结构和性质，合成出SOD模拟物，以代替天然SOD来清除超氧阴离子自由基（O2-·），保护细胞免受其损害，预防和治疗由O2-·引起的多种疾病。因此，设计和合成合适的金属配合物，研究它们与核酸的作用方式和机理、SOD模拟活性，探索配合物在抗肿瘤药物、分子生物学、生物工程技术及其它相关领域中的应用，一直是生物无机化学的重要研究内容。本文在文献调研基础上，开展了以下工作:
　　1、合成了能为两个金属离子提供相同配位环境的5个配体R-HXTA（即5-R-2-羟基-1，3-二甲苯基-α,α-双胺-N,N,N'N'-四乙酸，英文名称:5-R-2-hydroxy-1，3-xylene-α，α-diamine-N,N,N',N'-tetraacetic acid)，R代表不同取代基。这5个配体分别记为L1—L5，其中，L1: R=CH3; L2: R=Cl; L3: R=NO2; L4: R=Br; L5:R=C(CH3)3。利用这些配体合成了12种同/异双核金属配合物:Na[ZnMgL1]、H[CuMgLA]、H[CuMgL3]、Na[CuMnL3]、Na[MnMgL3]、H[BaMgL3]、H[CaMgL3]、Na4(LaL1)2、Na4(NdLA)2、Na4(LaL3)2、 Na4(PrL3)2、 Na4(EuL3)2，用红外光谱、元素分析等方法对它们的结构进行了表征。
　　2、通过凝胶电泳实验，研究了Na4(LaL1)2、 Na4(PrL3)2、 Na4(EuL3)2、 Na4(NdL4)24种双核稀土金属配合物与pBR322 DNA的作用，发现配合物在37℃时切割DNA效果不明显。而在50℃、pH7.20、Tris-HCl缓冲液条件下，均能有效切割pBR322 DNA，出现大量缺刻（oc型）产物。当在上述配合物中加入H2O2后，体系对pBR322 DNA的切割能力显著增强，不但在低浓度下能将ccc型转化为oc型，而且随着浓度的增大产生了大量线型(linear)产物。此外，我们还研究了它们与pBR322 DNA作用的最佳条件及其切割模式;通过加入自由基清除剂(DMSO，甘油，甲醇)，排除了羟基自由基参与反应的可能，表明切割作用是水解性断裂。
　　3、用紫外光谱和荧光光谱(EB为探针)研究了金属配合物与小牛胸腺DNA(CTDNA)的作用情况。发现配合物与DNA的结合方式可能不止一种，除部分插入方式结合以外，还伴随有静电结合或沟面结合。
　　4、采用改进的邻苯三酚自氧化法测定了双核金属配合物的SOD模拟活性。实验发现:在体系最大吸收波长(λmax=321 nm)处，仅有配合物H[CuMgL4]具有抑制O2-·活性的作用，是一种较好的SOD模型物。
　　综上所述，本文所合成的配合物中的双核稀土金属配合物可以有效断裂DNA，是较好的化学核酸酶，配合物H[CuMgL4]具有SOD模拟活性，其细节有待于进一步深入研究。

目录

摘要

第一章 综述

1．1 核酸、核酸酶简介及其研究意义

1．2 化学核酸酶的研究背景及现状

1．3 金属配合物与核酸作用的基本模式

1．4 超氧化物歧化酶研究进展

1．5 本文设计思路

参考文献

第二章 双核金属配合物的合成及其结构表征

2．1 试剂及仪器

2．2 R-HXTA配体的合成及结构表征

2．3 双核稀土配合物的合成及结构表征

2．4 异双核金属配合物的合成及结构表征

参考文献

第三章 凝胶电泳法研究双核稀土配合物与pBR322 DNA的作用

3．1 实验原理

3．2 仪器及试剂

3．3 溶液的配制及实验方法

3．4 电泳的初步筛选

3．5 双核稀土金属配合物对双链DNA的切割

3．6 双核稀土金属配合物+H2O2体系与双链DNA的作用研究

3．7 切割模式与断裂机理

3．8 小结

参考文献

第四章 双核金属配合物与CT DNA相互作用的光谱学研究

4．1 DNA的结构性能

4．2 紫外光谱法研究金属配合物与CT DNA的作用

4．3 荧光光谱法研究金属配合物与CT DNA的作用

参考文献

第五章 双核金属配合物对超氧化物歧化酶的活性模拟

5．1 邻苯三酚自氧化法测定原理

5．2 仪器、试剂及溶液的配制

5．3 实验步骤

5．4 结果与讨论

5．5 小结

参考文献

第六章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 展望

参考文献

硕士研究生学习期间已发表和待发表文章

个人简况及联系方式

致谢

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