DNA凝聚性质的紫外光谱研究

为探讨DNA凝聚的性质和机制,探究了不同浓度的精胺、亚精胺和三氯六氨合钴对小牛胸腺DNA紫外吸收的影响。精胺、亚精胺与DNA相互作用在紫外光谱上具有相似特征,随着它们浓度的增加紫外光谱在260nm处都有先增色,后减色,再增色的趋势;随着三氯六氨合钴浓度的升高紫外光谱出现先减色,后增色。精胺、亚精胺和三氯六氨合钴与DNA相互作用均能使DNA凝聚,但作用方式有所不同。三氯六氨合钴较之精胺、亚精胺与DNA相互作用更为敏感。多胺紫外光谱分析结果与最近单分子实验结果吻合。     

一类检测DNA凝聚过程中“铰链结构”的氟化物探针

Bloomfield很早指出,在DNA凝聚过程中,急剧弯折会导致DNA分子中出现“铰链(kink)”结构,但未见实验证实。基于紫外可见分光光度法,分别在精胺、亚精胺与DNA凝聚体系中加入氟化物以及氯化物,发现二者虽同为卤族,但对精胺-DNA凝聚体系的效应不同。氟离子使精胺-DNA凝聚体系中出现了“蓝移增色”现象,氯离子仅使该体系出现微弱的增色效应, 而二者对亚精胺-DNA凝聚体系的效应基本相同,均出现微弱增色效应。基于氟离子特殊性质,设计一种能够有效探测DNA凝聚过程中“铰链(kink)”结构氟化物探针,而且证实,第二类“铰链(kink)”结构出现在精胺-DNA凝聚体系中。     

四氨基钴酞菁紫外-可见光谱量子化学研究

四氨基钴酞菁是一种很有前途的可见光催化剂,为丰富和完整该物质结构性质及反应活性的理论体系,尤其是其光谱性质的量子化学研究,利用量子化学计算模拟和实验研究相结合的方式对四氨基钴酞菁的紫外-可见光谱进行了比对研究。通过实验证明,四氨基钴酞菁的二甲基甲酰胺(DMF)溶液在324.98和709.94 nm处出现两个明显的吸收峰。在密度泛函法的B3LYP/3-21G*水平上,采用含时密度泛函(time-dependent density functional theory,TD-DFT)方法模拟四氨基钴酞菁的紫外-可见吸收光谱显示,得到了两个吸收谱带分别在321.41和709.92 nm处,与实验值基本吻合,证明密度泛函理论在四氨基钴酞菁的量子化学理论研究是有效可靠的。通过量子计算还确定了每个吸收峰中各个电子跃迁的贡献率：在326.22 nm处的吸收主要是电子从轨道152到163 LUMO的跃迁;在314.42 nm处的吸收主要是电子从轨道149到164 LUMO+1的跃迁;在747.57 nm处的吸收主要是电子从轨道162 HOMO到163 LUMO的跃迁;在676.01 nm处的吸收主要是电子从轨道162 HOMO到164 LUMO+1的跃迁。这些模拟数据对实验研究提供了极大的理论补充,四氨基钴酞菁的紫外-可见光谱量子化学研究对后续实验指导及应用有十分重要的理论意义。     

金属钴树状高分子与DNA相互作用的光谱法研究

通过氯化钴、乙二醛和第五代树状高分子反应合成了金属钴树状高分子配合物。并以亚甲基蓝为荧光探针,通过紫外-可见光谱、荧光光谱和同步荧光方法研究了金属钴树状高分子配合物与鲱鱼精DNA(hsDNA)的相互作用。结果显示,此配合物与hsDNA作用时,其紫外吸收产生明显增色效应,荧光强度增强。NaCl不同程度抑制金属钴树状高分子与hsDNA的结合。配合物也以竞争方式抑制亚甲基蓝与hsDNA作用,而亚甲基蓝可以插入金属钴树状高分子配合物的内部。这些结果证明,配合物主要通过与hsDNA链上带负电荷的磷酸基静电相吸形式结合而堆积在双螺旋hsDNA分子表面,减弱了结合位点附近亚甲基蓝分子与hsDNA的静电作用,而钠离子中和了hsDNA上磷酸基团上的负电荷,削弱了该配合物与hsDNA的静电结合。     

曲古菌素A作用下HeLa细胞的吸收光谱分析

用紫外分光光度计采集了人宫颈癌细胞经不同剂量的曲古菌素A（TSA）作用24h和48h后的吸收光谱。结果表明：细胞在260nm附近存在特征性的吸收峰,且200nmol/L的药物剂量会使HeLa细胞在260nm处的吸收值最大。该项工作找到了细胞经药物处理后吸收光谱与用药剂量之间的关系,为药物的筛选提供了新的思路。     

温度对二氧化硫紫外差分吸收特性影响的实验研究

为应用差分吸收光谱法(DOAS)技术于火电厂等固定污染源的排放监测,需要研究温度等因素对SO2污染气体紫外差分吸收特性的影响。对SO2在其紫外280-320 nm差分特征波段,温度从30-400℃差分吸收特性进行的实验研究表明,温度升高使得差分光谱峰值减小峰谷值上升, 210℃与390℃相对于30℃的差分吸收计算浓度相对误差为 -40％和-70％左右,但整个差分结构吸收频率没有发生变化。     

柯里拉京与DNA相互作用的光谱研究

在p H 7.4的生理条件下,以溴化乙锭(EB)作为荧光探针,利用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、共振散射光谱法结合盐效应和DNA熔点(T_m)实验研究了柯里拉京(Cor)与小牛胸腺DNA分子之间的相互作用机制。实验结果表明,Cor静态猝灭DNA-EB体系的荧光。Cor与DNA作用后,其特征吸收峰强度发生减色效应;与DNA作用导致Cor在480.5 nm处的共振散射峰增强,并在330.2 nm处出现新共振散射峰。盐效应对Cor与DNA分子相互作用的影响较小。与Cor作用引起DNA的T_m值升高5.5℃。由此推断,Cor与DNA相互作用的主要方式为嵌插,两者间形成了超分子体系。通过计算获得Cor与DNA间结合常数(K_A)为5.82×10~3L/mol(298 K)、2.47×10~4L/mol(310 K),它们之间的作用为熵驱动的自发、吸热过程,疏水作用力是主要的非共价作用方式。     

太湖水体中藻蓝蛋白的紫外-可见吸收光谱特征分析

以藻蓝蛋白标准品和室内培养的铜绿微囊藻、鱼腥藻为参照,于2011年春、夏、秋三季在太湖采集75个水样,分析太湖水体中藻蓝蛋白的紫外-可见吸收光谱特征,及其与标准品、单一藻种光谱特征的区别和联系。结果表明：太湖水体中藻蓝蛋白的吸收光谱形态可根据500～700 nm的吸收峰个数划分为无峰型、单峰型和双峰型三类。无峰型光谱在500～700 nm间变化平缓,620 nm附近无藻蓝蛋白的特征吸收峰出现。根据300～450 nm的吸收差异,无峰型可划分为无峰Ⅰ和无峰Ⅱ两个亚类。峰型Ⅰ仅在260 nm附近出现吸收峰,250～800 nm的谱型更接近于有色可溶性有机物(CDOM);峰型Ⅱ在260和330 nm处均有吸收峰出现。单峰型光谱在620 nm的藻蓝蛋白特征吸收峰明显,受藻种差异和提取纯度的影响,其在250～300,300～450和500～700 nm的吸收峰出现位置和峰值比与标准品、单一藻种不同。双峰型光谱在620和670 nm附近各具一个吸收峰,同时在350～450 nm出现吸收肩,兼具藻蓝蛋白和叶绿素复合蛋白的吸收特征。     

一种高透过率,深截止的UVc波段(200～280 nm) 有机材料的研究(Ⅰ)

本文阐述了一种专用有机材料(粉末)在不同酸性溶液中的光谱特征,研究表明,这种材料在λ=252 nm处,透过率T=56.5％,带宽约为16nm,而在λ=290nm处有一个很强的吸收峰(ε>10L·(mol·cm)~(-1)),吸光度A_(280～298nm)>8,即透过率T_(280～298nm)<10~(-8)。这种有机材料在UVc波段(200～280nm)具有高透过率,深截止的明显特点。实验中还发现,通过调节溶剂的pH值和选取不同极性的溶剂,原来的两个吸收峰消失,而在λ=290nm处出现一个新的强吸收峰,并且透过峰可以在251～260nm范围内移位。利用材料的这种特征,再配合传统的镀膜和色玻璃技术,有可能制备出性能优良的紫外滤光片。     

温度对NH_3气体紫外吸收截面影响研究

为了研究NH3气体在紫外203～220 nm内吸收截面随温度的变化规律,采用高分辨率光栅单色仪、氘灯光源、闭式气样室和配气装置,测量NH3气体温度由308 K升高至397 K的吸收截面.NH3气体吸收截面由离散吸收和连续吸收两部分组成.结果表明,随着温度的升高,基态剩余量子旋转、振动迁移到激发态的概率减少,最终导致离散吸收截面峰值的降低.随着温度由308 K升高至397 K,在特征波长212.5 nm处,离散吸收截面峰值的最大相对减幅为46%.NH3气体在这个波段的吸收截面存在明显的等波长间隔分布特征,约为4 nm.随着温度升高,峰值位置未见变化.连续吸收截面整体上随温度升高而减小,且这种减小趋势随波长红移逐渐减弱.由于NH3气体吸收截面随温度的变化呈现较大的变化,实测时应对气体浓度在线测量结果进行温度补偿计算.     

Effects of Ionic Dependence of DNA Persistence Length on the DNA Condensation at Room Temperature

DNA persistence length is a key parameter for quantitative interpretation of the conformational properties of DNA and related to the bending rigidity of DNA.A series of experiments pointed out that,in the DNA condensation process by multivalent cations,the condensed DNA takes elongated coil or compact globule states and the population of the compact globule states increases with an increase in ionic concentration.At the same time,single molecule experiments carried out in solution with multivalent cations(such as spermidine,spermine)indicated that DNA persistence length strongly depends on the ionic concentration.In order to revolve the effects of ionic concentration dependence of persistence length on DNA condensation,a model including the ionic concentration dependence of persistence length and strong correlation of multivalent cation on DNA is provided.The autocorrelation function of the tangent vectors is found as an effective way to detect the ionic concentration dependence of toroidal conformations.With an increase in ion concentration,the first periodic oscillation contained in the autocorrelation function shifts,the number of segment contained in the first periodic oscillation decreases gradually.According to the experiments,the average long-axis length is defined to estimate the ionic concentration dependence of condensation process further.The relation between long-axis length and ionic concentration matches the experimental results qualitatively.     

Processes of DNA condensation induced by multivalent cations： Approximate annealing experiments and molecular dynamics simulations

The condensation of DNA induced by spermine is studied by atomic force microscopy （AFM） and molecular dynamics （MD） simulation in this paper. In our experiments, an equivalent amount of multivalent cations is added to the DNA solutions in different numbers of steps, and we find that the process of DNA condensation strongly depends on the speed of adding cations. That is, the slower the spermine cations are added, the slower the DNA aggregates. The MD and steered molecular dynamics （SMD） simulation results agree well with the experimental results, and the simulation data also show that the more steps of adding multivalent cations there are, the more compact the condensed DNA structure will be. This investigation can help us to control DNA condensation and understand the complicated structures of DNA--cation complexes.     

DNA平衡离子凝聚的动态光散射分析

利用动态光散射技术系统地研究了不同化合价的平衡离子氯化钠 (Na⁺)、氯化镁 (Mg²⁺)、三氯六氨络合钴 ([Co(NH₃)₆]³⁺) 和精胺 ([C₁₀N₄H₃₀]⁴⁺) 与DNA之间的相互作用. 实验结果显示, 当缓冲液中只包含Na⁺ 或Mg²⁺, 且浓度c≥ 5 mM时, DNA电泳迁移率之比约为2:1; 当缓冲液单独包含Na⁺或[Co(NH₃)₆]³⁺, 且浓度c≥ 5 mM时, DNA 的电泳迁移率之比约为4.5:1. 而当平衡离子的化合价为4时, 观察到DNA的电泳迁移率由负变正, 意味着发生了电荷反转. 在平衡离子浓度c<5 mM时, 随着离子浓度的增大, 迁移率之比逐渐增大. 对于一价或二价平衡离子情形, 实验结果与Manning的平衡离子凝聚理论的预言相符. 对于三价平衡离子, 实验结果与理论值有明显偏离. 而对于四价离子, 由于发生了DNA电荷逆转, 基于平均场的平衡离子凝聚理论失效. 另外, 通过原子力显微镜观察到当平衡离子的化合价大于等于3 时, DNA分子的构型发生变化. 因此, 自由溶液中的聚电解质的构型和离子关联效应在聚电解质迁移过程中起重要作用. 关键词： 电泳迁移率 平衡离子 动态光散射 DNA     

双酚酸的合成及其紫外光谱研究

利用乙酰丙酸和苯酚缩合反应制取双酚酸（DPA）,并采用红外光谱及核磁光谱对其结构进行了表征。研究了DPA在水、乙腈、甲醇和环己烷4种溶剂中的紫外光谱。结果发现,在这4种溶剂中,DPA溶液的紫外光谱主要在210nm左右及260nm左右有两个强吸收峰。210nm左右的吸收峰对溶剂的极性及溶液的浓度敏感。而260nm左右的吸收峰在各种极性不同的溶剂中的位置变化不明显,对溶液浓度也不敏感。因此,DPA在260nm吸收峰可以用于DPA的定量分析,而210nm吸收峰可用于研究DPA与其他分子的相互作用。另外,溶剂极性对两个吸收峰强度的影响也不相同。     

Molecular dynamics simulation of multivalent-ion mediated attraction between DNA molecules

All atom molecular dynamics simulations with explicit water were done to study the interaction between two parallel double-stranded DNA molecules in the presence of the multivalent counterions putrescine (2+), spermidine (3+), spermine (4+) and cobalt hexamine (3+). The inter-DNA interaction potential is obtained with the umbrella sampling technique. The attractive force is rationalized in terms of the formation of ion bridges, i.e., multivalent ions which are simultaneously bound to the two opposing DNA molecules. The lifetime of the ion bridges is short on the order of a few nanoseconds.     

Fluorescence Dynamics of DNA Condensed by the Molecular Crowding Agent Poly(Ethylene Glycol)

Condensation of extended DNA into compact structures is encountered in a variety of situations, both natural and artificial. While condensation of DNA has been routinely carried out by the use of multivalent cations, cationic lipids, detergents, and polyvalent cationic polymers, the use of molecular crowding agents in condensing DNA is rather striking. In this work, we have studied the dynamics of plasmid DNA condensed in the presence of a molecular crowding agent, polyethylene glycol (PEG). Steady-state and time-resolved fluorescence of the recently established condensation-indicating DNA binder, YOYO-1 [G. Krishnamoorthy, G. Duportail, and Y. Mely (2002), Biochemistry 41, 15277–15287] was used in inferring the dynamic aspects of DNA condensates. It is shown that DNA condensed by PEG is more flexible and less compact when compared to DNA condensed by binding agents such as polyethyleneimine. The relevance of such differences in dynamics toward functional aspects of condensed DNA is discussed.     

Effect of spermine and DNase on DNA release from bacteriophage T5

Bacterial viruses (bacteriophages) consist of nucleic acid protected by a protein envelope called capsid. At the start of infection, the phage genome is translocated into the bacterial cytoplasm. In vitro (and also in vivo), this DNA release can be triggered by binding a specific receptor protein to the phage tail. The force responsible for the release arises from energy stored in the capsid due to strong confinement of the DNA. We show that this force can be modified by adding molecules like spermine that affect DNA conformation. The tetravalent cation spermine can reduce the pressure inside the capsid and induce condensation of the released DNA. We examine the effect of spermine on DNA ejection from phage T5 by using light scattering and gel electrophoresis to measure the amount of DNA remaining in the capsid at the end of ejection. We discuss the results in terms of free energy minimization and we demonstrate that the presence of a DNA condensate outside the phage generates an additional force pulling passively on the DNA remaining inside the capsid.     

稀土La(Ⅲ)、Nd(Ⅲ)与牛血清白蛋白的相互作用

采用紫外吸收、荧光光谱和红外光谱,研究了稀土离子La(Ⅲ)和Nd(Ⅲ)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.结果表明:La(Ⅲ)和Nd(Ⅲ)离子能配位诱导BSA,使其分子中色氨酸和酪氨酸芳杂环疏水基团外露,在280 nm处的吸收增强而表现出增色效应和较小的蓝移.La(Ⅲ)和Nd(Ⅲ)可以有规律地猝灭BSA的内源荧光,其猝...     

钴卟啉对三种胺的固定用于SO2的脱除

利用紫外-可见光谱和荧光光谱手段研究了四苯基卟啉钴(CoTPP)对苯胺、乙二胺和二乙胺的超分子固定用于脱除SO₂. 紫外-可见光谱表明CoTPP与三种胺作用后生成CoTPP-胺配合物,Soret吸收带发生红移. 当通入SO₂后,SO₂与胺的作用强于CoTPP与胺的作用,CoTPP-胺配合物释放出CoTPP,CoTPP 在胺法脱硫过程中起到胺固定作用. 荧光光谱表明CoTPP与三种胺作用形成1:1的分子配合物,且为熵驱动反应. CoTPP与苯胺和二乙胺作用为吸热反应,CoTPP与乙二胺作用为放热反应.