核酸在玻碳电极上吸附和氧化的现场红外光谱电化学法研究.pdfVIP

电分析化学进展·1999 F1 核酸在玻碳电极上吸附与氧化的现场 红外光谱电化学法研究 王振新刘殿骏董绍俊+ (中科院长春应用化学研究所电分析化学开放实验室国家光谱与电化学分析研究中心长春130022) 近年来对核酸及其组分在不同电授上的氧化还原反应的研究，引起了人们的广泛注意。棱 酸及其组分在汞电极上的还原反应，在玻碳，石墨等同体电极上的氧化反应，组成核酸的四种 碱基在酸性条件下均可以被还原，但只有两种嘌呤碱能发生电化学氧化反应，其中关于棱酸及 其组分的氧化还原峰电位以及氧化还原过程是否可逆仍存在很多争议D]。 本文用电化学和现场红外光谱电化学的方法研究了小牛胸腺DNA(CTDNA)在酸性条 件下，热变性后在玻碳电极上的电化学氯化行为。cTDNA的双螺旋结构在100℃热变性后被 破坏，氢键断裂使双链打开，冷却后在酸性条件下无法恢复，存在大量的嘌呤碱基和一些较短 的DNA链，在电位作用下嗫呤碱残基向电极表面移动从而带动DNA链吸附在电极表面发生 氧化反应，热变性cTDNA在0．2m01’L-1 峰峰电位为：1．35V，o．98V，峰电流均随扫描次数的增加而逐渐降低，分别对应于腺嘌呤残基 与鸟嗫呤残基的氧化反应，由于存在较少的腺嘌呤残基与鸟嘌呤残基确，自然状态下的cT DNA在该条件下很难发生氧化还原反应，氧化峰电流要比变性cTDNA小的多，峰电位基本 相同，当恒电位在0．2V吸附后扫描得到：(i)氧化峰电流随吸附时间的增加而增大，(ii)出现 o．26v的氧化峰对应于溶液中自由态的鸟嘌呤吸附于电极表面的氧化反应。逆扫获得三个还 原峰峰电位为：1．36，1．01，o．23V。峰电流较小，且蜂电位，峰电流与吸附时间无关。因为酸性 条件下热变性CT DNA能大量吸附与电极表面形成DNA多层，虽然氧化产物能够脱吸附， 但受到核酸多层的阻碍，并不能根快从电极表面扩散，一些进人I)NA双链，一些还半吸附于 电扳表面，所以逆扫时可以观察到峰电流较小的还原峰，说明反应部分可逆。 外反射吸收差谱可以观察到三个向上峰蜂位在：1105，1226，1736cm～，和两个向下峰峰位在： 酸的氧亿反应中磷酸根与五碳糖不参与反应，1226cm“的峰逐渐增大说明随电位的升高有新 的核酸吸附到电极表面与未扩散的氧化产物形成混台物使电极表面吸附的磷酸根与五碳糖的 量增大““。热变性cTDNA在玻碳电极表面在2000～800cm“范围内逆向恒电位电解的现 场红外反射吸附差谱与正向光谱变化相反，说明电极反应存在可逆性，这与电化学实验结果一 致。 ·通讯旺系人 ·337· 电分析化学进展·1999 W—m*●，m一1 图1热变性cTDAN的撇分脉冲伏安围 图2热变性cTDHA的现场红外光谱 CTDNA Naa0‘一HclO· 0—28mg．“～，O．2m01．L1 2V吸附(f)1．40V (PH1．28)疆冲液(a)逆扫，(b)(一)正扫n 0s，(c)(一j正扫o．2V暖附150s．(d)(…·)正扫0．2V 暖附300s 参考文献 B SH E1ectr∞mlChem，1994·366：225 MA、OanBM、SerranoP．J 1．Ch血topher 2．AIexS、DupIlis Am．1989．157：271 + P．1呻嵋chiIIl et Acta·1998·1379129 3．Medi肿MA、R抓Ih。F J aI．Biochem z J、Ru*Chica Biophy ln—situ