光谱法在DNA与金
属配合物
相互作用的研究方
面的应用
报告人：周智
一 选题的由来与意义
20世纪80年代中期，研究发现金属配
合物与ＤＮＡ的作用时,发现Ｒｕ2+、Ｃｏ
3+的八面手性金属配合物具有识别ＤＮＡ二
级结构的能力, 从而发展了一种能识别Ｂ
型ＤＮＡ的手性配合物探针.
杨频等人用ＥＢ作探针研究了Ｆｅ(ｐ
ｈｅｎ)3Ｃｌ2·6Ｈ2Ｏ等手性金属配合物
与ＤＮＡ的作用机理。
近年发现，一些金属络合物如金属席夫
碱,在氧化剂存在的条件下, 能够断裂或者
键合ＤＮＡ。
席夫碱及金属席夫碱化合物是一类抗
癌药物,研究抗癌药物与ＤＮＡ的相互作用
机理, 对选择核酸酶及抗癌药物的合成具
有重要意义。
1.紫外光谱法
双链DNA分子由于含有芳香性碱基和磷酸
根，其紫外光谱在260nm附近有1强吸收峰。
DNA的碱基是很多药物与DNA结合的位点。结
合药物后，DNA的上述特征吸收峰会发生位移。
二 主要研究手段
金属席夫碱的结构图
对于Mn
席夫碱，随着
DNA的加入，
其吸收光谱发
生明显的减色
效应，同时其
234nm处的吸
收峰有2nm的
微小紫移。
2. 荧光光谱法
（1） 用溴化乙啶作荧光试剂的原理
溴化乙啶(EthBr)能插入双链DNA的碱基之
间与DNA发生专一作用，因此其本身荧光强度被
大大增强，达100倍，成为测定DNA及各种性质
的灵敏试剂。
如果某种化合物能与DNA发生类似溴化
乙啶与DNA这种作用方式的反应，就会竞争
溴化乙啶与DNA体系的荧光，跟踪这一体系
的荧光变化，可以判断化合物是否与DNA发
生作用。
（2）EB和化合物的竞争实验
EB与DNA发生嵌入作用使其荧光强度大
增，而Mn席夫碱与DNA发生类似作用，两
者竞争结合位点，减弱EB-DNA体系的荧光。
通常以c(compl)/c(DNA)<100为限，荧光值
减弱50%作为化合物是否与DNA作用的判
据。
由左图可知
随Mn席夫碱浓
度增加，EB-
DNA体系荧光强
度减弱，当增至
c(compl)/c(DNA)
=时，体系
的荧光强度已降
至%，表明
Mn席夫碱嵌入
到了DNA双链之
间。
右图比较
了几种席夫碱
与DNA相互作
用的强弱，其
中作用最强的
为Co(II)席夫碱，
最弱为Zn席夫
碱.
（3）KI的猝灭实验
一些物质（如卤素离子、硝基化合物、重
金属离子等等）可使荧光猝灭，称为荧光猝
灭作用。KI为常用的荧光猝灭剂。
通过在有CTDNA（小牛胸腺的DNA)和无
CTDNA存在的情况下，KI对Mn席夫碱猝灭
情况的不同，可进一步论证Mn席夫碱与DNA
的嵌入作用。
由左图知
Mn席夫碱的
荧光程度随KI
的增加快速降
低，没有DNA
存在时比有
DNA存在时降
得更快，表明
Mn席夫碱嵌
入DNA双链中，
因受到磷酸基
团保护从而使
荧光猝灭变慢。
（4）温度的影响
温度对物质的荧光度有一定影响，一般来
说温度越高，荧光强度越低，对Mn席夫碱而言
随温度升高荧光强度降低，但在Mn席夫碱-
DNA体系中，随温度上升，体系的荧光强度先
升后降。在较低温度下，DNA双链堆积较为紧
密，Mn席夫碱嵌入碱基对中，因而荧光强度较
弱，随温度升高，DNA双链堆积程度减弱，荧
光强度增强。但当温度升至60摄氏度时，DNA
双链几乎完全松散，变性DNA的荧光猝灭保护
作用减弱，因而该体系的荧光强度又降低。
（5）其他因素的影响
.pH的影响
变性DNA的影响
DNA盐效应
3. 拉曼光谱法
用激光辐射样品时，会发生散射。在散
射光谱中，有些光的频率与入射光频率不同，
强度要弱得多，其中就有拉曼光谱。
共振拉曼效应即当激发激光波长落入
分子电子吸收峰附近时，分子振动的拉曼
信号强度得到极大增强，约是普通拉曼光
强度的104~106倍。
药物与DNA的插入作用可以引起其紫外
共振拉曼光谱的缺色性,即拉曼光谱谱峰强
度的变化。而与DNA沟槽键联的药物,不仅
能引起拉曼光谱的缺色性,而且其光谱还会
产生频移。由于共价键联的药物的共振拉曼
光谱没有缺色性,因此可以把共振拉曼光谱
的缺色性作为区分插入作用和共价键联作用
以及沟槽联接作用的依据。
目前国际上用共振拉曼光谱方法研究抗癌药
物与DNA相互作用的工作十分活跃，其主要研
究目的以及发展趋势在于:
(1) 进一步证实共振拉曼光谱的缺色性是否
是插入和沟槽联接的好的判断根据;
(2) 利用脉冲激光共振拉曼光谱研究激发态
药物与DNA的复合物的结构和谱带特征;
（3） 药物与DNA相互间的弱相互作用,如氢
键、库仑力等;
（4） 通过紫外共振拉曼光谱技术来精确确
定药物与DNA相互作用的准确位置；
（5）如何使共振拉曼光谱技术实用化等。
三 小结
光谱法是研究DNA与金属配合物的相互作
用的主要手段。其中主要包括紫外光谱法、荧
光光谱法、拉曼光谱法。紫外光谱为吸收光谱，
荧光光谱是激发光谱，拉曼光谱是散射光谱的
一种，这3种方法各有优点和缺点，一般是结
合使用，可以起到互补的作用。
随着各种新激光技术如激光倍频技术、紫
外可调谐激光技术等的发展，将有力推动光谱
技术在金属配合物与DNA的相互作用和其他生
物大分子结构及其与物质相互作用等研究工作
的应用。所以，这方面的研究有着光明的前景！
参考文献
1. 李来生，王宁晓，黄伟东，王丽萍 荧光法研
究金属配合物与DNA的相互作用 江西师范大学学报
（自然科学报） 第25卷第4期
2. 廖见培，刘国东，黄杉生 水溶性金属席夫碱
与DNA相互作用的荧光光谱 分析测试化学报
第20卷第3期
3. 沈昊宇，包信涛，乐芝凤 含d-2-氨基-2-脱葡萄糖的
金属配合物与DNA的相互作用的紫外和荧光光谱 应用
化学 第18卷第3期
4. 李蔚，陈五高，梁永茂 抗癌药物与DNA相互作
用的共振拉曼光谱研究 中国激光医学杂志 1998年第7
卷第2期
结束语
感谢汪波老师对我的指导和对初
稿提出的意见；
感谢邵嘉亮和纪庆升同学在
powerpoint的制作过程中给予我的帮
助；
谢谢大家的支持，thanks for
your patient ! ! !
