人类基因组序列图绘制完以后,以揭示基因组的功能及调制机制为目标的功能基因组学成为后基因组时代的工作核心.基因表达调控又是其中最核心的问题,它是最终揭示动植物生长、发育和分化奥秘的依据.为了能够全面地评价全部基因的表达及其功能,要求在时间和空间上调控基因的表达,而现有小分子调控体系以及基因重组技术都不能实现这个目标,因此建立新的研究工具系统是当务之急.分子光开关是实现生物过程时空控制最有效的手段之一,它的基本思想是将光致变构小分子通过共价键连接到生物大分子"特定"位点中,光诱导小分子结构的改变导致生物大分子的结构随之改变,其生物功能的也将受到影响.对于核酸结构与功能的光调控,在生物体系中已经得到应用的四类光致变构小分子中,芳香偶氮化合物是最佳选择之一.我们拟设计合成理想的可用来调控核酸结构与功能的芳香偶氮类分子光开关,以适当的方式连入DNA,发展出有效的光控基因表达的研究工具系统.在论文第一部分,我们合成了23个芳香偶氮化合物,测定了它们顺反式构型的紫外可见吸收光谱,并从两个方面测定评价了它们的分子光开关性能.第一是热异构反应.我们测定了芳香偶氮化合物顺反热异构化反应的平衡常数、速率常数及吉布斯自由能.第二是光异构化反应.分别测定了用不同波长的光照射时顺→反、反→顺光异构达平衡态时的平衡常数.在此基础上总结了取代基、芳香环大小与芳香偶氮化合物的吸收光谱、顺式的热稳定性及光异构化效率之间的关系,发现用大的萘环代替苯环,芳香偶氮化合物的顺式热稳定性及光异构效率均极大地降低;而间位有诱导拉电子基团取代的偶氮苯均具有作为分子光开关的潜力,这为我们设计新型的用来调控核酸结构与功能的芳香偶氮类分子开关奠定了基础.在论文的第二部分,我们选择其中的一个芳香偶氮化合物-N,N-双羟乙基-4-(苯偶氮)-苯胺,通过亚磷酰胺固相合成法将其连入双链寡苷酸的侧链中,摸索了一套含芳香偶氮化合物的寡苷酸的合成及纯化方法,研究了它与天然碱基之间的配对识别作用以及连接位点对DNA双螺旋稳定性的影响.实验结果表明,当它与嘧啶碱基配对时能更好地稳定DNA双螺旋结构;位于链端时对DNA双螺旋结构起稳定作用,越靠近链中心,这种稳定作用越弱甚至有去稳定作用.这为进一步的研究打下了良好的基础.