《紫外线诱发dna的损伤及维生素c对dna的保护作用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《紫外线诱发dna的损伤及维生素c对dna的保护作用（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、科研训练题目：紫外线诱发DNA的损伤及维生素C对DNA的保护作用摘要: 大气臭氧层的破坏导致到达地面的紫外线(UV)明显增加，长期过量的紫外线照射(UVR)可引发多种疾病，尤其表现在皮肤紫外线损伤和皮肤癌的发病率不断增加. 维生素c是人体血浆及组织中的一种主要的水溶性抗氧化剂,我们用拉曼光谱探讨维生素C对紫外线诱发DNA损伤的保护作用。别椅测了DNA与不同浓度维生素c的混合物经10和30 min紫外辐射的拉曼光谱，低于035的维生索c对紫外线诱发的E懒损伤具有明显的保护作用，且保护效果随着其浓度的增大越来越好，当维牛素c的浓度高于035时，在10min的紫外辐射中，维生素c不仅没有保护DNA，
2、反而促进了DNA的损伤，DNA被损伤的程度随着维生素c浓度的增加而增加。 关键词：维生素C 紫外线 DNA损伤人类对自然环境破坏的日益加重，使人们对太阳逐渐恐惧起来。有此人类为防止太阳光线对肌肤造成伤害所进行的研究也成为永恒课题。我们先来回顾一下紫外线的相关知识。紫外线是位于日光高能区的不可见光线。依据紫外线自身波长的不同，可将紫外线分为三个区域。即短波紫外线、中波紫外线和长波紫外线。 短波紫外线：简称UVC。是波长200280nm的紫外光线。短波紫外线在经过地球表面同温层时被臭氧层吸收。不能达到地球表面，对人体产生重要作用。中波紫外线：简称UVB。是波长280320nm的紫外线。中波紫外线对
3、人体皮肤有一定的生理作用。此类紫外线的极大部分被皮肤表皮所吸收，不能再渗入皮肤内部。但由于其阶能较高，对皮肤可产生强烈的光损伤，被照射部位真皮血管扩张，皮肤可出现红肿、水泡等症状。长久照射皮肤会出现红斑、炎症、皮肤老化，严重者可引起皮肤癌。中波紫外线又被称作紫外线的晒伤（红）段，是应重点预防的紫外线波段。 长波紫外线：简称UVA。是波长320400nm的紫外线。长波紫外线对衣物和人体皮肤的穿透性远比中波紫外线要强，可达到真皮深处，并可对表皮部位的黑色素起作用，从而引起皮肤黑色素沉着，使皮肤变黑，起到了防御紫外线，保护皮肤的作用。维生素C（抗坏血酸）：显示抗坏血酸生物活性的化合物的通称，是一种水
4、溶性维生素，水果和蔬菜中含量丰富。在氧化还原代谢反应中起调节作用，缺乏它可引起坏血病。性质： 外观：无色晶体 熔点：190 - 192 沸点：（无） 紫外吸收最大值：245nm 荧光光谱：激发波长无nm，荧光波长无nm； 溶解性：水溶性维生素 比旋度：+20.5至+21.5分子式：C6H8O6 分子量：176.13 IUPAC名：2,3,5,6-四羟基-2-己烯酸-4-内酯 酸性，具有较强的还原性，加热或在溶液中易氧化分解，在碱性条件下更易被氧化，为己糖衍生物。紫外线诱发DNA的损伤：紫外线属非电离化辐射，它的一个显著特点是具有多种生物效应。紫外线作用于细胞后，其光子能量被原子或分子吸收，引起
5、分子原子电子能级状态的改变，进而导致细胞内相关事件出现。研究表明，有机分子中的共轭键能吸收较短波长的Uv射线，而线性重复结构或环状结构则吸收较长波长的UV射线晤劲。而DNA_L的碱基以及某些氨基酸包含有环状结构和共轭键结构(如，磷酸核糖长链或核糖)，所以在细胞中主要是DNA吸收Uv射线，UV射线将首先损伤细胞中的染色体，从而使DNA上的基因受到损伤。这种损伤可导致细胞内的基因发生突变。紫外线造成的DNA的损伤形式主要包括AP位点、嘧啶二聚体以及蛋白质-DNA交联、DNADNA交联或单链断裂等。紫外辐射是远古生物进化至今一直上法摆脱的环境济变因子。紫外辐射导致活性氧自由基如。q，q一，血I的产生
6、量增加，引起细胞膜损伤及DNA损伤，促进皮肤老化和皮肤癌的发生。因此，寻求高效的活性氧自由基拮抗剂(扰氧化剂)是预防和治疗紫外辐射损伤的重要于段之一。维生素c能否对I)NA损伤起保护作用，对DNA紫外损伤的影响与其浓度又有什么关系，我们应用拉曼光谱研究不同浓度的维生索c对紫外线诱发的DNA损伤的影响。1928年，印度科学家拉曼(CVRaman)与KsKri shnan报告了他们在液体和蒸汽中发现的1种新的光散射现象。当一束光照入射到分子上时，除了产生与入射光频率v。相同的散射光以外(Rayleigh散射)，还有频率为v。v的散射光，是与分子振动或转动相关的频率。这种光散射现象后来被称为拉曼散射
7、“9。然而拉曼散射效应是一个非常弱的过程，直到60年代激光问世以后，才迅速地发展成一门崭新的激光拉曼光谱技术。因为激光拉曼光谱所测量的是散射物质的拉曼频移(入射光与散射光的频率差)，表征物质分子转动和振动能级特性，所以通过物质的拉曼光谱分析可以从分子结构上了解物质的构成、特性及其变化规律。在常规拉曼光谱的基础上，已经发展形成了激光共振拉曼、表面增强拉曼、傅立叶变换拉曼、时间分辨拉曼以及共焦显微拉曼等多种激光拉曼光谱技术。”实验：实验材料：测试用的小牛胸腺DNA购自德国SerVa公司，为白色固体纤维，放于冰箱中以4保存。维斑索c注射液购自普通药店。测试前用pH值为7O的重蒸水配置6份DNA、维生
8、素c和Na2鼢的混合液。其中I州A的浓度均为5，s)。为o045 n10l-L。1(作为内标)，维生索c的浓度分别为008，015，035，O 45，0 65和10 rnrno卜L 1，每份样品实骑前均密封保存，在冰箱里放置48 h以达到充分水合。实验方法：拉曼散射测试在法国Jc)bnYvon公司的珏tD2型双单色仪上进行，仪器扫描及数据接受由电脑联动控制，激光光源为美国G)hc咖t公司的IIll、ova70型氩离子激光器，激光波长为5145 I1，111，出射功率为200 rnW。双单色仪狭缝为500500500实验为90。方向散射几何装置，室温23，湿度75。样品用消毒紫外灯(主要是波长为
9、2537的紫外光在起作用)分别照射10和30min,，用美闰EGG公司的460一l型数字功率计测出光的辐射照度为1868 wm。所有样品的激光拉曼谱在同样实验条件下测出。每次实验重复5次以上，再进行累加、平滑等数据处理，谱图的峰位误差不超过1/2cm。实验结果：我们通过拉曼光谱检测获得了小牛胸腺DNA受不同波段紫外光照射后其分子结构和各组分的损伤情况，分析结果表明紫外辐射不仅对脱氧核糖及各个碱基产生损伤，而且对DNA的B型骨架结构也有明显的影响。不同波段的紫外线对小牛胸腺DNA产生的损伤各具特点对维生素c水溶液单独作了紫外辐射，发现经过10和30墒n的紫外辐射，维生素c的拉曼光谱与未照射相比没
10、有变化。可见维生素c在紫外辐射中分子结构没有发生变化。因此用DNA与不同浓度的维生素c混合液的拉曼光谱分别减去相应的维生素c溶液的拉曼光谱就可得到受损的DNA光谱图。下图为不同浓度VC中DNA的损伤的拉曼光谱；我们曾将未加维生素c的小牛胸腺DNA样品进行紫外辐射9和20 nun，发现9嘶n的紫外辐射严重影响DNA的构象，使DNA的构型发生变化，嘧啶、嘌呤碱基及脱氧核糖都受到破坏碱基问的氢键也造成断裂。而20嘶n的紫外辐射对DNA造成了全面损伤，已看不到一个有意义的峰。从表1和图1图5不难看出，维牛素c既可保护I)NA，降低它的紫外损伤程度，又可促进DNA的损伤。浓度在O08O35mmol.L的
11、维生素c对DNA紫外损伤具有明的保护作用。当VC浓度为O08和0.15时，高波数置段的荧光本底噪声较高，但vC浓度为035时，DNA拉曼谱图中则看小到这种现象。可见VC对DNA的保护随着其浓度的增加而愈来愈好。如果DNA不被保护，紫外照射会造成大量氢键断裂，使DNA变为含有单链和缺少某些碱基的r)NA，紫外照射也会导致链间交连，形成啼啶二聚体。当激光照射含有交连分子和基团碎片的DNA时，拉曼谱图的荧光乖底噪声便会增大。因此，我们认为O 35的vc对DNA的保护最好。当vc浓度继续增大，达到0 45时，经过10min的紫外辐射，1 094 crn谱线的相对强度迅速降低，只有059；比不加vc时还
12、低；荧光本底噪声也增大。而当vc浓度继续增大为1时，10 min的紫外辐射使得1 094谱线的相对强度仅为015，表明DNA构型儿乎全被破坏。由此不难看出高浓度的vc促进DNA的损伤。维生素c溶液对DNA损伤和保护作用的可能机制在有氧存在的情况下，DNA水溶液经紫外照射可能产生了自由基。自由基本身性质活泼，具有强氧化性，极易与DNA反应。自由基攻击DNA通常表现为DNA单链断裂、DNA双链断裂、交联等碱基损伤以及分子水平上出现无嘌呤位点、5一羟甲基尿嘧啶、8一羟基脱氧鸟嘌呤，如OH自由基可以直接与DNA的临近位置结合，引起DNA分子中嘌呤、啼啶或戊糖成分的改变，造成DNA空间构象的改变、DNA
13、单链、双链的断裂损伤、DNA-DNA交联等反应，单链断裂中约10是由OH引起的。维牛素c是体内重要的抗氧化物质，它具有清除自由基的能力，这种清除自由基的作用在紫外线照射过程中随自由基大量产生而得到发挥。因此维生素c浓度在O35以下时可以保护DNA，降低紫外辐射的损伤。而当维生素c的浓度较高时，由于紫外辐射产生的自由基的数量可能有限，自由基已被清除，维牛素c仍有剩余，维生素c的较强的酸性和较强的还原性再加上紫外辐射一起作用于DNA，可能对DNA造成了更大的损伤。，从图5可看出当维生素c浓度超过035 mmolL时，vc浓度越大(也就是vc剩余量越多)，紫外辐射对DNA的损伤也越大。参考文献：1.周殿凤、柯惟中、籍 康、顾柏平 维生素C对紫外线诱发DNA损伤的保护作用 光学学报 2005年5月第25卷第5期2.周殿凤 紫外辐射对DNA的损伤及其防护的拉曼光谱分析 南京师范大学硕士学位论文3.张坤 紫外线诱导的细胞DNA损伤模式研究 西北大学博士论文4.唐玉龙 紫外辐射对DNA损伤的拉曼光谱研究 华南师范大学硕士学位论文
