紫外辐射对DNA损伤的拉曼光谱研究

论文摘要

本文主要利用拉曼光谱技术研究了不同波段的紫外辐射UVA（320～400nm）、UVB（280～320nm）和UVC（100～280nm）对生物大分子DNA结构的影响,并对不同波段紫外辐射对DNA的损伤差异进行了比较分析。该研究有助于我们进一步从分子水平上理解紫外辐射与DNA的相互作用机理,对紫外辐射所导致的相关疾病的防护和临床诊断及治疗提供理论指导和参考依据。通过反复的实验研究,我们得到如下一些结论: UVA对DNA的B型构像的损伤较小,但它能导致一定的B型构像的减少,而且能够切断磷酸二酯键,对DNA链的断裂也有一定的作用。UVA对脱氧核糖和碱基的损伤相对来说要严重些,一些基团结构被破坏,部分碱基对受到修饰。UVB能够对B型DNA的主链结构产生一定的损伤,但不会引起链的断裂,而其对核苷结构的损伤比较严重,有部分糖苷键可能被切断,有脱嘌呤或脱嘧啶情况发生。与UVA情况相似,UVB在一定程度上也能使DNA的B型构像减少。 UVB对脱氧核糖的损伤与UVA稍有不同,UVB比UVA的损伤速度要快。UVB对各碱基都有一定程度的损伤,其中对嘧啶碱的损伤要大于嘌呤碱基,一定程度上引起了环丁烷嘧啶二聚体（CPD）和6-4嘧啶酮光产物（6-4PP）的生成。 UVC对DNA的损伤远比UVA和UVB要严重。经过UVC照射一段时间后B型DNA的主链结构受到了明显的损伤,某些磷酸二酯键被切断,B型DNA变成了修饰过的B型构像。但UVC在减少DNA的B型构像上反而不如长波紫外UVA和UVB。UVC对DNA造成了全面的损伤,糖苷键、磷酸二酯键被切断,从而导致DNA的单双链断裂,B型DNA的结构被修改。UVC对碱基基团的损伤是致命的,不仅有碱基的脱落、碱基的修改,许多单双键也被打断。我们还发现在DNA的所有基团中,最先受到损伤的可能是嘧啶碱基和脱氧核糖。而不同波段紫外辐射对DNA的损伤各具特点并且差异明显,UVA对一些碱基的损伤比UVB要严重,而UVB在对脱氧核糖和磷酸盐的损伤上又比UVA要严厉,但就嘧啶碱基来说,UVB对它的损伤远大于UVA,这似乎表明了不同的紫外波段对生物大分子DNA的损伤是有选择性的。长时间的UVA和UVB照射后,

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 紫外辐射及危害简介

1.2 紫外辐射对 DNA结构影响的研究现状

1.3 本课题的意义

第二章激光拉曼光谱学理论

2.1 激光拉曼光谱技术的基本原理

2.1.1 拉曼散射的经典理论

2.1.2 拉曼散射的量子理论

2.2 拉曼光谱的实验装置

2.2.1 激光照射系统

2.2.2 样品池

2.2.3 散射光的收集与分光系统

2.2.4 信号处理系统

2.3 拉曼光谱的优越性

第三章不同波段紫外辐射对 DNA损伤的拉曼光谱研究

3.1 样品处理和实验方法

3.1.1 样品制备

3.1.2 样品处理和光谱测定

3.2 拉曼光谱图像分析

3.3 实验分析和讨论

3.4 UVA对 DNA损伤的拉曼谱分析

3.4.1 UVA对DNA骨架和 B型构像的损伤

3.4.2 UVA对脱氧核糖的损伤

3.4.3 UVA对碱基的损伤

3.5 UVB对 DNA损伤的拉曼谱分析

3.5.1 UVB对DNA骨架和B型构像的损伤

3.5.2 UVB对脱氧核糖的损伤

3.5.3 UVB对碱基的损伤

3.6 UVC对 DNA损伤的拉曼谱分析

3.6.1 UVC对DNA骨架和B型构像的损伤

3.6.2 UVC对脱氧核糖的损伤

3.6.3 UVC对碱基的损伤

3.7 不同波段紫外辐射对 DNA的损伤差异

3.8 不同波段紫外辐射对 DNA损伤的结论

第四章拉曼光谱技术的发展和应用展望

4.1 显微拉曼光谱技术

4.2 表面增强拉曼光谱技术

4.3 拉曼光谱技术与其他先进技术的联用

结束语

参考文献

致谢

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