黄酮化合物及其与生物大分子相互作用的电化学研究

论文摘要

黄酮类化合物是一类存在于多种植物中的多酚化合物，研究发现它们具有广泛的药理活性，如抗肿瘤、执病毒、抗炎等活性。脱氧核糖核酸（即DNA）是生命信息传递的遗传物质基础。大量生物化学和分子生物学研究表明，DNA是具有药理活性小分子的靶点。研究活性小分子与DNA相互作用的机理和模型可促进抗癌小分子药效本质的阐明和新型药物的设计、开发及生物信息科学的发展。正是基于药效小分子和DNA研究的重要意义，本文利用电化学方法和UV-Vis光谱法，在研究木犀草素、山奈酚的电化学性质基础上研究了木犀草素、山奈酚与DNA的相互作用。通过研究结果，试图找到黄酮化合物和DNA相互作用机理的模型及作用效果与黄酮分子结构间的关系。所获得的结果对进一步了解黄酮化合物和DNA相互作用的规律及黄酮化合物分子的结构改造有一定的参考价值。同时建立了三种电化学探针，进行了定量测定DNA和细胞色素C的研究，拓展了检测分析二者的方法体系。本文具体研究内容如下：1．在0.04 mol/L B-R（pH=4.00）缓冲溶液中，采用多种电化学技术研究了木犀草素（Luteolin，简写为Lu）的电化学性质。研究发现Lu在玻碳电极上的电极过程为吸附控制的有两电子和两质子参加的准可逆电极反应。求得了电极过程动力学参数如转移系数α=0.90，表观电子传递速率常ks=2.96s-1和最大吸附量ΓT=6.20×10-10mol/cm2等，并对电极反应的可能机理进行了探讨。研究还发现Lu的氧化峰电流与其浓度在8.00×10-8mol/L～8.00×10-6mol/L范围内呈良好的线性关系，检测限达7.14×10-8 mol/L；该方法简单，操作方便，灵敏度高，准确度好，回收率在98.54％～104.0％；可以用于Lu定量分析应用。2．在研究Lu电化学性质的基础上，研究了Lu和DNA的相互作用。在0.04 mol/LB-R（pH=4.00）缓冲溶液中，Lu和DNA发生嵌入作用，使得EO1正移变大，ip显著减小。通过比较反应前后α和ks的变化，从理论可知Lu嵌入DNA碱基对间形成了非电活性的超分子化合物；紫外吸收光谱佐证了嵌入作用。计算出相互作用的结合常数β=3.02×1011和结合数m=2。另外，研究发体系的ipa与DNA浓度在2μg/mL～12μg/mL范围内呈良好的线性关系，线性回归方程和相关系数分别为：ipa（μA×10）=8.68-0.322[DNA]（μg/mL），r=0.989；因此建立了定量检测DNA的新方法体系。3．在0.04 mol/L B-R缓冲溶液（pH=4.91）中，Cyt-C（Cytochrome C，简写为Cyt-C）和Lu发生静电作用，ip减小，Ep正移。研究发现体系的ip与加入Cyt-C浓度在1μg/mL～16μg/mL范围内有良好的线性关系，线性回归方程为：ipa（μA×10）=15.0-0.269[Cyt-C]（μg/mL），相关系数r=0.999；因此建立了定量测定Cyt-C的新方法体系。4．在0.04 mol/L B-R（pH=2.91）缓冲溶液中，研究了山奈酚（Kaempferol，简写为Ka）的电化学性质。研究发现Ka在玻碳电极上的电极过程为吸附控制的有两电子和两质子参加的不完全可逆电极反应。求得了α=0.55，ks=6.18s-1等电极过程动力学参数，有助于对电极反应机理的探知；最后得ΓT=1.02×10-9mol/cm2。5．在研究Ka电化学性质的基础上，研究了Ka和DNA的相互作用。在0.04 mol/L的B-R（pH=2.90）缓冲溶液中，Ka和DNA发生嵌入作用，使得Epa正移变大，ipa显著减小。通过比较反应前后α和ks的变化，从理论可知Ka嵌入DNA碱基对间形成了非电活性的超分子化合物；紫外吸收光谱佐证了嵌入作用。计算出相互作用的结合常数β=4.28×109和结合数m=2。研究发现体系ipa与DNA浓度在2μg/mL～16μg/mL区间范围内呈现有良好的线性关系，线性回归方程为：ipa（μA×10）=10.4-0.389[DNA]（μg/mL），相关系数r=0.999；据此建立了定量检测DNA浓度的新方法体系。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1 核酸的相关知识
• 1.1 DNA的组成
• 1.2 DNA的结构
• 1.3 核酸的酸碱性质
• 2 DNA的电化学研究
• 2.1 DNA的基本电化学行为
• 2.2 DNA与电极的相互作用
• 3 DNA分子作为抗癌药物靶点的研究
• 3.1 药物小分子和DNA相互作用的方式
• 3.2 抗癌药物的分类
• 4 抗癌药物小分子的电化学实验研究手段
• 4.1 现代极谱伏安技术
• 4.2 其他分析技术
• 5 黄酮类抗癌药物的研究进展
• 5.1 黄酮类化合物的电化学研究
• 5.2 黄酮类化合物和靶点的一般相互作用
• 6 工作设想和研究工作的意义
• 6.1 对前人工作的评价
• 6.2 工作设想
• 6.3 研究工作的意义
• 第二章 木犀草素的电化学性质和定量测定方法研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 电极过程动力学参数的测定
• 5 结论
• 第三章 木犀草素和DNA相互作用的电化学研究
• 1 前言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 木犀草素和DNA相互作用机理的探讨
• 5 结论
• 第四章 以木犀草素为电化学探针伏安法测定细胞色素 C的研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 分析应用
• 5 结论
• 第五章 山奈酚的电化学性质研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 电极过程动力学参数的测定
• 5 结论
• 第六章 山奈酚和DNA相互作用的电化学性质研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 电极过程动力学参数的测定
• 5 结论
• 论文总结
• 参考文献
• 硕士期间发表及待发表的文章
• 致谢