几种氨基甲酸酯类农药与DNA的相互作用

论文摘要

DNA与农药小分子相互作用可能产生DNA加合物,从而引起DNA的损伤甚至遗传信息的改变,因此,DNA与氨基甲酸酯类农药相互作用的研究具有重要的意义。本文通过模拟人体生理环境,以溴化乙锭（EB）、中性红（NR）等为光谱探针,运用荧光、紫外（UV）、核磁共振（NMR）、圆二色谱法（CD）并结合DNA熔点实验、偏振实验、粘度和盐效应等体外实验研究了氨基甲酸酯类农药抗蚜威、甲萘威、残杀威、灭害威和异丙威与小牛胸腺DNA的结合模式,并结合化学计量学方法,交替最小二乘（ALS）和平行因子（PARAFAC）深入探讨了抗蚜威、甲萘威与DNA的结合反应各组分在平衡时的浓度变化及其对应的纯光谱,为研究农药与DNA之间的结合方式与农药的致癌性和致突变性的相关性,为揭示农药与DNA的相互作用机制以及为高效低毒农药研发和初步筛选提供理论依据。主要研究内容和结果如下：（1）运用荧光、UV和CD法对抗蚜威、甲萘威、残杀威、灭害威、异丙威与DNA的相互作用进行了研究,结合Ⅰ-离子效应、DNA熔点及粘度测定等实验进一步分析了这5种农药与DNA的相互作用模式。结果表明,这5种农药均通过嵌插方式作用于DNA的亲核位点,意味着5种氨基甲酸酯类农药进入生物体后有可能与DNA形成加合物,不同程度地造成DNA损伤。（2）在pH=7.4的酸度条件下,运用荧光光谱法、DNA熔点及粘度测定等实验手段分别探讨了Cu2+、Ca2+对抗蚜威、甲萘威、残杀威与DNA相互作用的影响。结果表明：Ca2+、Cu2+的存在并没有改变抗蚜威、甲萘威、残杀威与DNA的相互作用模式,但在不同程度上影响了农药与DNA的结合程度；Cu2+、Ca2+的存在,使抗蚜威-DNA、甲萘威-DNA、残杀威-DNA体系的熔点略有升高,表明Cu2+、Ca2+的存在加强了抗蚜威、甲萘威、残杀威与DNA的嵌插结合；Cu2+、Ca2+存在时,抗蚜威、甲萘威、残杀威与DNA作用的相对粘度随着农药浓度的增加而增大,这与农药-DNA二元体系的变化趋势相同,Cu2+、Ca2+的分别存在,并不影响抗蚜威、甲萘威、残杀威3种农药分别与DNA之间的作用方式（仍然是嵌插作用）；Ca2+的存在对残杀威与DNA结合的影响较大且温度升高有利于残杀威与DNA的相互作用。（3）以中性红为光谱探针,运用化学计量学方法（ALS和PARAFAC）分别解析了抗蚜威、甲萘威与中性红竞争结合DNA位点的复杂光谱,获得了体系各组分在平衡时的浓度变化趋势及其纯光谱,从而进一步证实了该2种农药与DNA是以嵌插方式相结合。同时应用核磁共振技术（NMR）研究了与DNA结合的甲萘威结构中的具体基团。（4）探讨了25℃下5种氨基甲酸酯类农药与DNA的相互作用。计算出抗蚜威、甲萘威、残杀威、灭害威和异丙威与小牛胸腺DNA和结合常数分别为3.08×103、5.53×104、1.36×103、3.86×103和1.91×103L·mol-1,通过研究其相互作用方式,发现农药与DNA的结合模式与农药的致癌、致突变作用具有一定的相关性。当农药以嵌插方式与DNA发生作用时,很可能通过形成DNA加合物,导致DNA的损伤,进而可能产生致癌性和致突变性。该研究为农药致癌性和致突变性的初步评价和新型农药设计开发提供了新的途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 常用英文缩写符号一览表
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 DNA的结构及特征
• 1.2.2 DNA与其靶向分子的非共价结合
• 1.2.3 DNA与其靶向分子的共价结合
• 1.2.4 DNA与其靶向分子的其他相互作用
• 1.2.5 小分子与DNA相互作用的常用研究方法
• 1.2.5.1 光谱法
• 1.2.5.2 分子动力学辅助模拟
• 1.2.5.3 电化学方法
• 1.2.5.4 粘度测定
• 1.2.5.5 原子力显微镜
• 1.4 课题研究意义及主要内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 研究意义
• 1.4.3 主要研究内容
• 第二章 5种农药与DNA的相互作用研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.2.1 荧光光谱测定
• 2.2.2.2 5种氨基甲酸酯农药与溴化乙锭的竞争实验
• 2.2.2.3 熔点实验
• 2.2.2.4 粘度实验
• 2.2.2.5 盐效应实验
• 2.2.2.6 圆二实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 5种农药与DNA相互作用的荧光光谱研究
• 2.3.1.1 DNA对4种农药荧光光谱的影响
• 2.3.1.2 残杀威与DNA作用的荧光光谱
• 2.3.1.3 5种农药与DNA作用的结合常数和化学计量数
• 2.3.2 5种与DNA作用的热力学参数
• 2.3.3 5种农药与EB的竞争实验
• 2.3.4 熔点实验
• 2.3.5 粘度实验
• 2.3.6 盐效应
• 2.3.7 圆二色谱研究
• 2.4 小结
• 2+、Ca²⁺对抗蚜威、甲萘威、残杀威与DNA相互作用的影响'>第三章 Cu²⁺、Ca²⁺对抗蚜威、甲萘威、残杀威与DNA相互作用的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 实验方法
• 2+、Ca²⁺存在下农药与DNA作用的荧光实验'>3.2.2.1 Cu²⁺、Ca²⁺存在下农药与DNA作用的荧光实验
• 2+、Ca²⁺存在下农药与溴化乙锭竞争实验'>3.2.2.2 Cu²⁺、Ca²⁺存在下农药与溴化乙锭竞争实验
• 2+、Ca²⁺存在下DNA熔点实验'>3.2.2.3 Cu²⁺、Ca²⁺存在下DNA熔点实验
• 2+、Ca²⁺存在下DNA相对粘度的测定'>3.2.2.4 Cu²⁺、Ca²⁺存在下DNA相对粘度的测定
• 2+、Ca²⁺存在下Ⅰ-效应实验'>3.2.2.5 Cu²⁺、Ca²⁺存在下Ⅰ-效应实验
• 3.3 结果与讨论
• 2+、Ca²⁺对3种农药与DNA作用的荧光光谱的影响'>3.3.1 Cu²⁺、Ca²⁺对3种农药与DNA作用的荧光光谱的影响
• 2+、Ca²⁺对抗蚜威、甲萘威与DNA作用的荧光光谱的影响'>3.3.1.1 Cu²⁺、Ca²⁺对抗蚜威、甲萘威与DNA作用的荧光光谱的影响
• 2+、Ca²⁺对残杀威与DNA作用的荧光光谱的影响'>3.3.1.2 Cu²⁺、Ca²⁺对残杀威与DNA作用的荧光光谱的影响
• 2+、Cu²⁺存在下3种农药与DNA相互作用的热力学参数'>3.3.1.3 Ca²⁺、Cu²⁺存在下3种农药与DNA相互作用的热力学参数
• 2+、Ca²⁺存在下3种农药与溴化乙锭的竞争实验'>3.3.2 Cu²⁺、Ca²⁺存在下3种农药与溴化乙锭的竞争实验
• 2+、Ca²⁺对农药-DNA体系熔点的影响'>3.3.3 Cu²⁺、Ca²⁺对农药-DNA体系熔点的影响
• 2+、Ca²⁺对农药-DNA体系粘度的影响'>3.3.4 Cu²⁺、Ca²⁺对农药-DNA体系粘度的影响
• 2+、Ca²⁺存在下的KI猝灭实验'>3.3.5 Cu²⁺、Ca²⁺存在下的KI猝灭实验
• 3.4 小结
• 第四章 化学计量学在抗蚜威、甲萘威与DNA相互作用研究中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器和试剂
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 实验原理
• 4.3.1 交替最小二乘算法
• 4.3.1.1 样品中组分数（N）的确定
• 4.3.1.2 交替最小二乘法原理
• 4.3.2 平行因子法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 交替最小二乘对二维吸收光谱数据的解析
• 4.4.2 平行因子解析三维同步荧光的
• 4.4.3 核磁共振技术的应用
• 4.5 小结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果