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近年来,农药致癌的发生率正呈现逐年上升的趋势,DNA作为致癌物质的主要作用靶点,成为研究农药致癌性机理的焦点。本论文应用荧光光谱、紫外可见光谱、红外光谱、圆二色谱、核磁共振和原子力显微镜技术结合流体力学方法,从不同角度对几种美国环境保护署(EPA)报道具有潜在致癌性的农药(氰草津、灭菌丹和三唑醇(NOL)与小牛胸腺DNA(ctDNA)的相互作用机理进行了详细的研究,旨在阐明致癌性农药对DNA的损伤机制,为从分子水平上理解农药的致癌机理,防止农药毒害,开发新型高效低毒农药提供理论依据。本文主要分为四部分：1.综述了近年来农药致癌的现状、致癌方式、研究手段以及农药与小牛胸腺]DNA(ctDNA)相互作用的研究现状、研究方法和化学计量学的应用；2.在生理酸度(pH7.4)条件下,通过紫外可见光谱(UV-vis)、荧光、圆二色谱(CD)和傅里叶红外光谱(FT—IR)等多种光谱方法并结合粘度实验,研究了氰草津与ctDNA相互作用。结果表明,氰草津能以嵌插方式作用于ctDNA的G-C碱基对。另外,应用交替最小二乘法(alternate least squares, ALS)解析了氰草津与经典嵌插剂溴化乙锭(EB)竞争结合ctDNA的UV-vis吸收光谱数据,得到各目标组分(氰草津,EB和ctDNA-氰草津复合物)的浓度变化信息及其相应的光谱曲线,表明氰草津可以通过嵌插方式与EB竞争结合ctDNA。3.利用UV-vis吸收光谱评估了灭菌丹在pH7.4Tris-HCl缓冲溶液的水解过程,以及加入ctDNA后对水解过程的影响。ALS算法解析灭菌丹水解过程的光谱数据,发现灭菌丹的水解过程中存在四个组分(灭菌丹、邻苯二甲酰亚胺、邻苯二甲酸以及一种未知的不稳定的中间产物),并获得了这些组分的浓度变化趋势及其相应的光谱图。DNA结合试验结果显示灭菌丹或中间产物可以嵌插进DNA双螺旋中,邻苯二甲酸则以非经典嵌插方式与DNA结合而邻苯二甲酰亚胺则不能与DNA结合。4.在生理酸度环境下(pH7.4),联合运用紫外可见光谱,荧光光谱,CD,FT-IR,核磁共振氢谱(1H NMR),结合粘度试验,原子力显微镜(AFM)和分子模拟技术对NOL与ctDNA相互作用进行了全面的研究,结果显示三唑醇以嵌插方式与DNA结合,并造成DNA双链部分断裂损伤,三唑醇与GC碱基之间由于两个氢键的形成而具有特异性结合。另外,对Ca2+、Mg2+存在下三唑醇与DNA的相互作用进行了研究,结果发现两种金属离子均能加强三唑醇与ctDNA的相互作用,随着体系中两种金属离子浓度的增加,ctDNA-三唑醇复合物的结合常数都呈现出先增大后减小的趋势。由此得出,Ca2+和Mg+对该ctDNA-三畔醇结合的影响分别取决于金属离子DNA的碱基和磷酸基团间的结合程度。