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随着人们对环境污染及人类健康的重视,研究者们越来越多地关注与人们生活密切相关的农药对人体和动物的潜在毒副作用。拟除虫菊酯类农药具有广谱高效的杀虫活性,在环境和食品中具有较低的残留和动物毒性等优点,但其在生活中的广泛应用使生物体不可避免地通过各种途径长期接触该类农药中。大量研究表明拟除虫菊酯类农药是一种神经毒物,长时间食用含有此类农药的食物容易引起慢性中毒,对人类的健康造成潜在威胁。DNA作为遗传信息传递的基础,是农药小分子造成基因损伤的靶点。因此,研究拟除虫菊酯类农药与DNA的结合性质和毒性机制,将有助于从分子水平上评价和预测农药的危害。本论文在模拟人体生理酸度条件下,采用多种光谱学方法与分子对接技术,结合熔点、粘度测量等手段,并借助化学计量学(多元曲线分辨-交替最小二乘法(MCR-ALS)和三维同步荧光光谱法(PARAFAC))的方法,对3种拟除虫菊酯类农药(苄呋菊酯、氟胺氰菊酯和氟氯苯氰菊酯)与小牛胸腺DNA (ctDNA)的作用机理及外加物(金属离子和表面活性剂)对其相互作用的影响展开了系统的研究。本文的主要研究内容及结果如下：1.主要概述了拟除虫菊酯类农药的性质和危害,DNA的结构及对生命体的重要作用,介绍了小分子与DNA的作用方式和研究方法。同时,综述了小分子与DNA靶向作用检测技术的研究现状及存在的问题。2.在生理酸度条件下(pH 7.4),运用紫外光谱法(UV-vis)和荧光光谱法,联合化学计量学多元曲线分辨-交替最小二乘法(MCR-ALS)研究了苄呋菊酯(RES)、氟胺氰菊酯(TFL)和氟氯苯氰菊酯(FL)3种拟除虫菊酯类农药与ctDNA之间的相互作用。实验结果显示,3种拟除虫菊酯类农药的荧光强度能被ctDNA明显猝灭,且猝灭过程为静态猝灭。获得的热力学参数表明,3种拟除虫菊酯类农药与ctDNA结合的主要驱动力均为氢键和范德华力。3种拟除虫菊酯类农药与ctDNA相互作用的扩展紫外光谱矩阵通过MCR-ALS进行分解,从高度重叠的光谱信息中获得了各组分的纯光谱和浓度变化趋势,因而可直观地监测农药与ctDNA的相互作用进程。3.采用荧光光谱法、l-1离子效应和单双链实验,并结合DNA熔点和粘度测量,探究了RES、TFL和FL与ctDNA的相互作用模式。结果表明,这3种拟除虫菊酯类农药与ctDNA的结合模式均为沟槽结合。此外,TFL、FL与Hoechst33258竞争结合ctDNA的三维同步荧光光谱数据被PARAFAC定量解析,获得的结果进一步支持TFL、FL与ctDNA发生沟槽结合。分子模拟验证了红外光谱测定结果,RES主要结合在ctDNA的G—C碱基富集区,而ctDNA小沟区的A、T碱基是TFL、FL的主要结合位点。圆二色光谱分析表明,3种拟除虫菊酯类农药与ctDNA的结合均会对DNA的构象产生一定的扰动作用,但DNA的B型构象仍维持不变。凝胶电泳实验证实了3种拟除虫菊酯类农药不会对DNA造成明显损伤。4.在生理缓冲条件下,运用紫外、荧光、圆二和红外光谱等方法,并结合ctDNA熔点及粘度测量等实验手段,分别探讨了Cu2+、Ca2+和Mg2+对RES、TFL、FL与ctDNA的相互作用的影响。结果表明，Cu2+、Ca2+、Mg2+的存在均未改变3种农药对ctDNA的沟槽结合模式,但对其结合常数有不同程度的影响,这种影响主要依赖于DNA(主要是碱基和磷酸基团)与金属离子的结合程度以及农药结合金属离子的能力。Cu2+、Ca2+、Mg2+的存在对3种拟除虫菊酯类农药与ctDNA结合位点及ctDNA构象有一定的影响。5.运用光谱法和ctDNA熔点及粘度实验等手段分别探讨了3种表面活性剂,即十二烷基硫酸钠(SDS,阴离子表面活性剂)、溴代十六烷基三甲胺(CTAB,阳离子表面活性剂)和Tween-80(TW 80,非离子表面活性剂)对RES与ctDNA的相互作用的干预。结果表明,3种表面活性剂的存在均会对RES与ctDNA的结合常数产生一定的影响,但未改变RES与ctDNA的结合模式。