1、聯(lián)吡啶-Cu（）配合物與DNA的相互作用研究系 別、專 業(yè) 化 學(xué) 專 業(yè) 研 究 方 向 分 析 化 學(xué) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 20314414115 指導(dǎo)教師姓名 王 巖 玲 指導(dǎo)教師職稱 講 師 2007年5 月 12 日1目次1 引言.12 實(shí)驗(yàn)部分.12.1 儀器與試劑.12.2 實(shí)驗(yàn)方法.23 結(jié)果與討論.23.1 Cu(sal)22+配合物與DNA相互作用的電化學(xué)行為研究.23.2 Cu(sal)22+配合物與DNA的光譜化學(xué)研究.4參考文獻(xiàn).5致謝.52摘要 以2,2聯(lián)吡啶為配體合成了聯(lián)吡啶-Cu（）配合物Cu(bipy)22+。使用熒光、紫外吸收光度法和伏安法研究了Cu(b

2、ipy)22+配合物與DNA的相互作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Cu(bipy)22+配合物與DNA之間有較高的結(jié)合常數(shù)K=0.324104L/mol并且k+/k2+=0.76表明Cu(bipy)22+配合物與DNA的鍵合作用是Cu(bipy)2+配合物與DNA鍵合作用的1.3倍。證明了Cu(bipy)22+配合物與DNA之間的作用方式為靜電引力。關(guān)鍵詞 Cu(bipy)22+配合物 DNA 相互作用 3一.引言脫氧核糖核酸（DNA）是生物體中的重要組成部分，是遺傳信息的攜帶者，也是基因表達(dá)的物質(zhì)基礎(chǔ)。它在生物的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng)中具有十分重要的作用，因此DNA是現(xiàn)代生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的重要課題之一。小分

3、子與DNA的相互作用的研究是新型藥物分子設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。近幾年來(lái)，人工合成的過(guò)渡金屬配合物與DNA的相互作用引起人們的關(guān)注。例如，鄰二氮菲-Cu()1，F(xiàn)e-EDTA2，卟啉-Mn（）3，多聚吡啶-Ru（）4以及一些水溶性希夫堿5-7。本文以2,2聯(lián)吡啶為配體合成了Cu(bipy)2Cl2配合物。將光學(xué)與電學(xué)相結(jié)合，研究了Cu(bipy)22+配合物與DNA的相互作用。研究表明，該配合物與DNA有較高的結(jié)合常數(shù)，且Cu(bipy)22+ 配合物離子與 DNA的鍵合作用強(qiáng)于 Cu(bipy)2+ 配合物離子與DNA的鍵合作用。結(jié)果顯示，它們之間的相互作用為靜電引力。4二.實(shí)驗(yàn)部分5（一）儀器與試

4、劑930熒光光度計(jì)（上海第三分析儀器廠）； TU-1901雙光束紫外可見分光光度器（北京普析儀器有限公司）；LK2005型電化學(xué)工作站（天津蘭力科化學(xué)電子高技術(shù)有限公司）；三電極體系：工作電極為金電極，參比電極為飽和甘汞電極，對(duì)電極為鉑電極；PHS-3C型酸度計(jì)（上海天達(dá)儀器有限公司）Cu(bipy)22+配合物的制備與文獻(xiàn)報(bào)道的一致，實(shí)驗(yàn)是在室溫下進(jìn)行的。DNA為上海伯奧生物科技有限公司產(chǎn)品，使用時(shí)沒(méi)有進(jìn)一步純化，儲(chǔ)存在4條件下，使用壽命不超過(guò)5天。DNA的濃度（以核苷酸計(jì)）確定是以在260 nm 處的摩爾吸光系數(shù)為6600M-1cm-19計(jì)算得到的。Tris三（羥甲基）氨基甲烷是上海伯奧生

5、物科技有限責(zé)任公司產(chǎn)品。其它試劑均為分析純；。6（二）實(shí)驗(yàn)方法熒光和吸收光譜：固定Cu(bipy)22+配合物濃度，加入不同濃度DNA，記錄吸收光譜和熒光光譜。吸收光譜的參比液為同濃度的DNA溶液。支持電解質(zhì)為10mMTris-HCl緩沖溶液（pH=7.4）。循環(huán)伏安和示差脈沖曲線：實(shí)驗(yàn)前，工作電極金圓盤電極用0.25MAl2O3拋光，接著超聲清洗。實(shí)驗(yàn)有三電極系統(tǒng)構(gòu)成，在一個(gè)簡(jiǎn)單的電解池中進(jìn)行；支持電解質(zhì)為50mMTris-HCl緩沖溶液（pH=7.4）。7三結(jié)果與討論8(一.吸收與熒光光譜)在Cu(bipy)22+配合物濃度為5.010-4M和50mMTris-HCl緩沖溶液的體系中，加入

6、不同濃度的魚精-DNA，記錄的吸收光譜見圖1。當(dāng)DNA濃度增加時(shí)，體系的吸光度減小。根據(jù)方程8c/ap=c/+1/(K)其中ap=(a-f), =(b-f), a=Aabc/c(Cu(bipy)22+)，b和f分別為Cu(bipy)22+與DNA結(jié)合態(tài)和游離態(tài)Cu(bipy)22+的摩爾吸收系數(shù)。根據(jù)方程，以c/ap對(duì)c(DNA)作圖，由直線的斜率與Y軸截距之比求得Cu(bipy)22+配合物與DNA作用的結(jié)合常數(shù)為0.324104L/mol。較高的結(jié)合常數(shù)表明， Cu(bipy)22+配合物與DNA發(fā)生了較強(qiáng)的相互作用。9圖1 Cu(bipy)22+配合物加入不同濃度 DNA的吸收光譜圖 在

7、Cu(bipy)22+配合物濃度為5.010-4M和50mMTris-HCl緩沖溶液的體系中，加入不同濃度的魚精-DNA，記錄的吸收光譜見圖1。當(dāng)DNA濃度增加時(shí)，體系的吸光度減小。根據(jù)方程8c/ap=c/+1/(K)求得Cu(bipy)22+配合物與DNA作用的結(jié)合常數(shù)為0.324104L/mol。較高的結(jié)合常數(shù)表明， Cu(bipy)22+配合物與DNA發(fā)生了較強(qiáng)的相互作用。10 圖2 Cu(bipy)22+配合物加入不同濃度DNA的熒光光譜圖圖2是在與圖1相同的試驗(yàn)條件下，存在和不存在DNA是體系的熒光光譜。從圖中可見，體系的熒光強(qiáng)度隨DNA濃度的逐漸增大而顯著增強(qiáng)，這說(shuō)明Cu(bipy

8、)22+配合物與DNA發(fā)生了較強(qiáng)的相互作用，這與吸收光譜得到的較高結(jié)合常數(shù)相吻合。11小分子與雙螺旋DNA的作用一般有嵌入結(jié)合、溝槽結(jié)合和靜電結(jié)合三種模式8。其中，前兩種結(jié)合與DNA的雙螺旋有關(guān)，而靜電作用則發(fā)生在溝槽之外。12為了比較，同時(shí)研究了配合物與熱變性DNA的相互作用，當(dāng)DNA經(jīng)熱變性后，其雙螺旋結(jié)構(gòu)被破壞。如果小分子與DNA鍵合作用是通過(guò)嵌入或溝槽方式，則當(dāng)DNA變性后，這種作用應(yīng)該減弱或消失，但是結(jié)果表明，配合物與變性DNA和天然DNA的作用能力幾乎一致。可見， Cu(bipy)22+配合物與DNA的相互作用模式應(yīng)該以靜電作用為主。13(二).伏安曲線由Cu(bipy)22+配合

9、物與Cu(bipy)22+-DNA體系的循環(huán)伏安圖（圖3）可以看出，無(wú)DNA存在時(shí)（曲線1），配合物Epc=-0.169V，Epa=-0.066V，Ep=101V。陽(yáng)極峰電流與陰極峰電流之比ipc/ipa=1.1，峰電流與掃速的一次方成正比，這些結(jié)果表明，Cu(bipy)22+配合物的電極過(guò)程是一個(gè)受吸附控制的準(zhǔn)可逆過(guò)程。當(dāng)加入不同濃度DNA后，Cu(bipy)22+配合物的氧化還原峰電流明顯降低，可逆性變差。這說(shuō)明配合物與DNA發(fā)生了較強(qiáng)的相互作用，即Cu(bipy)22+配合物離子與DNA磷酸骨架上的負(fù)電荷以靜電方式結(jié)合。14圖3 Cu(bipy)22+配合物加入不同濃度DNA的循環(huán)伏安曲

10、線 無(wú)DNA存在時(shí)（曲線1），配合物Epc=-0.169V，Epa=-0.066V，Ep=101mV。陽(yáng)極峰電流與陰極峰電流之比ipc/ipa=1.1，峰電流與掃速的一次方成正比，這些結(jié)果表明，Cu(bipy)22+配合物的電極過(guò)程是一個(gè)受吸附控制的準(zhǔn)可逆過(guò)程。當(dāng)加入不同濃度DNA后，Cu(bipy)22+配合物的氧化還原峰電流明顯降低，可逆性變差。這說(shuō)明配合物與DNA發(fā)生了較強(qiáng)的相互作用，即Cu(bipy)22+配合物離子與DNA磷酸骨架上的負(fù)電荷以靜電方式結(jié)合。15圖4 5.0010-4mol L-1Cu(bipy)22+配合物在不存在DNA（1）和存在DNA（2）的示差脈沖伏安曲線 在D

11、NA存在下，Cu(bipy)22+配合物的峰電流明顯降低。根據(jù)方程10Eb0- Ef0=0.0591Log(k+/k2+) 其中Eb0和Ef0是Cu(bipy)22+/ Cu(bipy)2+配合物電對(duì)在結(jié)合態(tài)和游離態(tài)的電位。k+/k2+=0.76。 說(shuō)明Cu(bipy)22+與DNA結(jié)合的能力比Cu(bipy)2+與DNA的結(jié)合能力大1.3倍，即Cu(bipy)22+配合物與磷酸骨架上的負(fù)電荷以靜電結(jié)合的能力比Cu(bipy)2+要大。16小結(jié)：本文以2,2聯(lián)吡啶為配體合成了聯(lián)吡啶-Cu（）配合物Cu(bipy)22+。使用熒光、紫外吸收光度法和伏安法研究了Cu(bipy)22+配合物與DNA

12、的相互作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Cu(bipy)22+配合物與DNA之間有較高的結(jié)合常數(shù)K=0.324104L/mol并且k+/k2+=0.76表明Cu(bipy)22+配合物與DNA的鍵合作用是Cu(bipy)2+配合物與DNA鍵合作用的1.3倍。證明了Cu(bipy)22+配合物與DNA之間的作用方式為靜電引力。17參考文獻(xiàn)1.H.E.Moserand p.b.Dervan,Science,1987,238,645.2.J.C.Francois,T. Saison-Behmoaras,M.Chassignol,N.T.Thuong,and C.Helene,J.Biol.Chem.,1989,264,

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