血清白蛋白、DNA是生物体的基本物质，对一切生命现象都起着至关重要的作用。小分子与血清白蛋白，DNA相互作用的研究可为探讨人类疾病机制，诊断、疾病预防，制药和新药开发提供重要的理论基础，是毒理学、生命科学、化学及临床医学的一个重要研究领域。光谱法具有灵敏度高、选择性好、操作简便、试样用量少等优点，常用于对血清白蛋白与小分子、DNA与小分子之间的相互作用进行研究。如通过荧光光谱法得到不同温度下的荧光淬灭曲线，可以获得血清蛋白与小分子，DNA与小分子之间的淬灭类型，相互作用方式，结合常数以及结合位点数等一系列信息，从分子水平上研究了血清蛋白与小分子，DNA与小分子之间的相互作用。多重光谱法是研究血清白蛋白与小分子、DNA与小分子之间的相互作用及各种参数的一种常用且非常重要的方法。　　目的:　　本文由以下两部分工作组成:　　1.主要利用多重光谱法研究了牛血清蛋白与芥酸之间的相互作用。作为小分子的一种非常重要的运输载体，白蛋白与小分子的相互作用不仅影响小分子在体内分布，而且还影响药物在体内的代谢与排泄方式。小分子与白蛋白的相互作用影响着小分子的表观分布容积，研究小分子与白蛋白的相互作用是当前生命科学、临床医学、药物化学及化学等众多领域的重要研究课题。本论文中研究的小分子物质为芥酸。芥酸为菜籽油中的一种脂肪酸，过量摄入芥酸可能导致心脏损害，但该机制尚未阐明。故研究芥酸与牛血清蛋白的相互作用可以为芥酸提供有用的分子水平上的信息，对于全面阐述芥酸在人体内的作用有重要意义，有助于进一步阐述芥酸与心脏病之间的联系。　　2.利用光谱法研究了DNA与未修饰的纳米金之间的相互作用。通常认为，单链DNA通过静电引力吸附于未修饰的纳米金上，而双链DNA通过静电斥力与未修饰的纳米金相互排斥。然而有学者通过深入研究发现单链DNA通过疏水作用力，而并非静电作用力吸附于纳米金上。遗憾的是，迄今为止未发现有研究对双链DNA与纳米金之间的相互作用进行深入研究，因此本文对双链DNA与纳米金之间的相互作用做了深入研究，探讨两者的相互作用及作用力类型。我们怀疑该两者之间的作用力也并非静电作用力。该研究有利于更进一步的将纳米金运用于实际DNA的检测。　　方法:　　1.首先利用不同温度下（298、304与310K）的荧光光谱法，研究了模拟生理条件下，牛血清蛋白与芥酸之间的淬灭方式，淬灭常数，结合位点数;同时通过Van't Hoff方程计算热力学常数得到两者相互作用力类型;在该基础上亦应用了紫外光谱法研究两者淬灭方式;Δλ=60 nm处的同步荧光光谱法、圆二色光谱法、傅里叶变换红外光谱法用于研究加入芥酸前后牛血清蛋白二级结构的变化;同时利用分子模拟法研究牛血清蛋白与芥酸的对接。从不同角度对牛血清蛋白及芥酸的体系进行研究，各种方法相互补充、相互印证。利用每种方法的特点较全面反应了芥酸与牛血清蛋白的相互作用，为研究芥酸与心脏疾病之间的相互作用做了贡献。　　2.利用光谱法研究了双链DNA与纳米金之间的相互作用，证明了双链DNA能吸附于纳米金上，阐明了两者之间的作用原理，并提出了新的应用方法。　　为了探讨双链DNA与纳米金是否存在相互吸引，研究了纳米金，DNA加入罗丹明B前后所导致的罗丹明B荧光光谱的变化;同时利用了标记了罗丹明绿的双链DNA溶液，研究加入纳米金前后该DNA的荧光强度变化。为了探讨双链DNA与纳米金之间的相互作用力，研究了不同温度下（308、313和318K）的双链DNA与纳米金的荧光滴定实验。通过Van't Hoff方程计算得到两者的相互作用力类型。从而基于双链DNA对纳米金的吸附作用原理，纳米金在高盐浓度下发生聚集导致的颜色变化的原理，建立了快速比色法检测双链DNA，并利用该比色法及等位特异性扩增，检测了HT29，SW480，Ec109，A549及Huh-7细胞中是否存在BRAF V600E突变。　　结果:　　1.本文研究了牛血清蛋白与芥酸之间的相互作用。荧光光谱法研究发现，芥酸对牛血清蛋白的内源性荧光有淬灭作用。298、304与310K的淬灭常数分别为2.27×105M-1，2.55×105M-1和8.30×105M-1。随温度上升，淬灭常数逐渐变大，该为动态淬灭的典型特征。但计算所得的扩散碰撞淬灭常数Kq大于1013×1010L/mol·S（动态淬灭的最大扩散碰撞淬灭常数为2.0×1010L/mol·S），该数据为静态淬灭的特征，两结果不同，故通过紫外光谱法进一步验证淬灭方式。加入芥酸前后牛血清蛋白的紫外光谱未发生变化，故结果从另一方面佐证了芥酸动态淬灭了牛血清蛋白的荧光。通过上述实验得出结论:芥酸对牛血清蛋白通过动态淬灭的方式淬灭了其内源性的荧光。温度298，304与310K下芥酸与牛血清蛋白的结合位点数分别为0.89，0.95，0.92，因此证明牛血清蛋白与芥酸仅有一个结合位点。通过计算得到结合距离r值为2.76nm，小于两物质发生相互作用的理论结合距离7nm。通过测定不同温度下的热力学常数，得到ΔH，ΔS分别为119.14kJ/mol与488.89J/mol·K。ΔH＞0，ΔS＞0代表了疏水作用力为芥酸与牛血清蛋白之间相互作用的主要作用力。通过同步荧光法，傅里叶变换红外光谱法及圆二色光谱对蛋白质的二级结构进行了研究。Δλ=60nm的同步荧光法结果显示，加入芥酸后的蛋白质λmax发生蓝移，从338nm蓝移到了335nm，证明芥酸的加入使得色氨酸微环境中的极性降低。圆二色光谱的结果表明，加入芥酸后，牛血清蛋白的α-螺旋从36.51％升至37.37％，证明芥酸的加入改变了牛血清蛋白的二级结构，使α-螺旋的结构更为稳定。加入芥酸后，傅里叶变换红外光谱法结果证明α-螺旋从11.83％增加至14.06％，β-转角从46.27％降至29.82％，β-折叠从30.78％增加至41.93％，与圆二色光谱的结果一致，用另一种手段证明了牛血清蛋白的二级结构发生变化。傅里叶变换红外光谱的结果与圆二色光谱结果一致，均表明芥酸的加入导致了α-螺旋量的增加。分子模拟的结果与实验结果一致，证明芥酸结合于牛血清蛋白的subdomainⅡA疏水腔内，主要作用力为疏水作用力及氢键。芥酸对接的位置接近Tyr-149，Tyr-187，Tyr-451,Val-240,Val-188,Leu-237及His-241残基。　　2.本文通过光谱法研究发现，双链DNA能吸附于纳米金上，并阐明了两者的结合作用力类型。　　实验发现在加入双链DNA后，由于双链DNA吸附于纳米金表面，减少了溶液中游离的双链DNA与纳米金，因此与罗丹明B结合的双链DNA与纳米金均减少，导致罗丹明B的荧光发生变化，证明了双链DNA能吸附于纳米金上。同时5'端标记罗丹明绿的双链DNA在加入未修饰的纳米金后荧光强度降低，亦证明了双链DNA吸附于纳米金表面。不同温度下（308、313和318K）的荧光滴定实验计算得到ΔH为-132.33J/mol，ΔS为12.46J/mol·K，ΔS＞0通常显示物质之间存在疏水作用力;ΔS＞0同时ΔH＜0代表了静电作用力的存在，故该结果表明两者之间相互作用为疏水作用力与静电作用力的共同结果。疏水作用力为DNA与纳米金相互作用的吸引力，而静电作用力扮演了两者之间的相互斥力。由于静电作用力的存在，导致在同浓度下的双链DNA对纳米金的吸附能力比单链DNA稍弱。由于双链DNA能在高盐浓度下保护纳米金不发生聚集，因此颜色不发生变化保持红色;而无双链DNA的保护，在高盐状态下未修饰的纳米金聚集并且颜色变蓝，故本文建立了基于纳米金与双链DNA相互作用的比色检测法。该实验无需额外的仪器，只需肉眼观察结果，目测比色法的检测限为55.5nM，且操作简单快速，整个实验过程不超过15min。　　基于等位特异性PCR原理与双链DNA/未修饰纳米金比色法原理检测了BRAF V600E点突变。在实验中首先设计等位特异性PCR的引物，使在扩增过程中只有突变型能获得大量扩增产物DNA，而野生型则扩增不出DNA。等位特异性PCR后野生型与突变型的双链DNA的量存在较大的差异，利用该差异，导致纳米金在高盐浓度下的聚集状态发生变化，从肉眼得以观察这种变化。利用双链DNA/未修饰的纳米金比色法，快速检测出突变基因存在HT29，Ec109，A549及Huh-7细胞中。实验过程中未出现假阳性与假阴性结果，且无需纯化PCR产物。该方法简单易于操作，结果直观稳定。与单链DNA/未修饰的纳米金方法比较，更易用于实际样品检测。　　结论:　　本论文通过多重光谱法对生物分子与小分子之间的相互作用进行研究，主要研究了以下两个方面:一方面研究了蛋白质与芥酸之间的相互作用，为芥酸的研究做了贡献，对于揭示体内的芥酸代谢动力学问题、探讨芥酸与心脏疾病之间的联系有重要的意义。研究该两者的相互作用，不仅可对疾病机制，诊断、预防提出指导，同时为新药开发提供重要的理论基础;另一方面研究了DNA与纳米金之间的相互作用，证明了双链DNA能吸附于纳米金上，并以此为基础建立了快速比色检测法，该方法无需额外检测仪器。利用该比色法成功检测了BRAF V600E突变。光谱法在生物分子与小分子之间的相互作用研究中处于非常基本但也十分重要的地位。我们在这里研究了双链DNA与纳米金的相互作用，补充了DNA与纳米金相互作用的原理，为将纳米金运用于实际DNA样品的检测奠定了基础，该技术能运用于除BRAF V600E突变的其他点突变检测，使纳米金检测技术得到发展。