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本文利用拉曼光谱技术研究了半导体激光(波长532.0nm,功率分120mW、200mW和300mW)、紫外线(波长2537nm,功率30W)、β射线(0.514MeV和1.18MeV)和γ射线(0.66MeV,γ射线的放射性活度为20μCi,)辐射对小牛胸腺DNA结构的影响。该研究有助于进一步从分子水平上理解半导体激光、紫外线、β射线和γ射线辐射与DNA的相互作用及其诱变的机理,为激光、紫外线、β射线、γ射线辐射的防护,提供理论指导和参考依据。通过实验研究,得到如下一些结论:
1、固体DNA经半导体激光器照射后,可以导致以下变化:(1)DNA中脱氧核糖磷酸主链振动减弱,包括在884~890cm-1、1112cm-1和1168cm-1处的谱带;(2)脱氧核糖(d)以及d中CO的伸缩振动增强,在1436cm-1和1072cm-1处出现了新的谱带,在1466cm-1和1030cm-1处的谱带强度增强;(3)各碱基的振动频率和相对强度都发生了很大的变化,碱基中羰基的伸缩振动显著增强,在1650cm-1和1670cm-1处出现了新的谱带,在1710cm-1处的谱带强度显著增强。
研究结果表明,当激光光源功率较高时,可导致DNA产生诱变,即导致DNA脱氧核糖一磷酸主链振动减弱,DNA构型发生变化,脱氧核糖(d)以及脱氧核糖中C-O的伸缩振动增强,各碱基的振动频率和相对强度都发生了很大的变化,碱基中羰基(C=O)的伸缩振动显著增强,从而表明DNA双螺旋结构遭到破坏,碱基之间氢键断裂以及垂直的碱基-碱基堆积相互作用破坏。
2、固体DNA经过紫外线诱变以后,A-DNA型结构特征谱线810cm-1减弱;分别反映脱氧核糖磷酸盐链振动和C-O伸缩振动的谱带884cm-1和1010cm-1、1068cm-1都有不同程度的减弱;属于脱氧核糖在1468cm-1处的谱线显著减弱;还有个别碱基谱带出现(在670cm-1处的胸腺嘧啶T)、增强(在1304cm-1处的腺嘌呤A)和消失(在652cm-1处的胸腺嘧啶T)、减弱(在1526cm-1处的鸟嘌呤G和胸嘧啶C)。
由此可见:由于DNA中嘌呤碱和嘧啶碱具有强烈的紫外吸收,所以经过紫外线诱变以后,除了DNA构型发生变化(A-DNA型结构特征构象减少)以外,DNA中脱氧核糖、C-O伸缩振动以及脱氧核糖磷酸盐链的振动都发生了不同程度的减弱,碱基A增强,G和C减弱,T振动频率有所变化,表明DNA脱氧核糖糖键、糖基和磷酸二酯键之间联键发生了变化以及垂直的碱基-碱基堆积相互作用遭到破坏。
3、固体DNA经过β射线、γ射线诱变以后,归属于腺嘌呤(A)的1304cm-1和1340cm-1频率发生了改变;归属于脱氧核糖磷酸盐链的884cm-1,归属于C-O的对称伸缩振动1010cm-1强度有不同程度的减弱;归属于C-O伸缩振动的1068cm-1和归属于脱氧核糖的1468cm-1消失;分析认为:DNA经过β射线、γ射线的诱变后,脱氧核糖的振动、脱氧核糖磷酸盐链的振动以及C-O的伸缩振动都会发生不同程度的减弱;硷基(A)和胸腺嘧啶(T)发生变化;与DNA垂直的硷基-硷基相互作用遭到破坏。
由此可见:DNA中嘌呤硷、嘧啶硷对β射线、γ射线有强烈吸收,所以,DNA经过β射线、γ射线的诱变后脱氧核糖磷酸盐链的振动以及磷酸二脂键、脱氧核糖中C-O的伸缩振动都会发生不同程度的减弱;硷基A和胸腺嘧啶T发生变化;与DNA垂直的硷基-硷基堆积相互作用遭到破坏。