He-Ne激光对DNA固体纤维诱变的拉曼光谱分析

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 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
• 2He-Ne激光对DNA结构影响的拉曼光谱研究'>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
• 2He-Ne激光对DNA结构影响的拉曼光谱研究'>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
• 2He-Ne激光对DNA结构影响的拉曼光谱研究'>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