鸟嘌呤受羟基自由基损伤反应机理的量子化学研究

N~6-甲基腺嘌呤与羟基自由基反应机理的研究

关键词 :N６－甲基腺嘌呤 ;羟基自由基 ;反应机理 ;夺氢反应 ;加成反应中图分类号 :O６２５．６１文献标识码 :A 文章编号 :１００４Ｇ２２３７(２０１８)０３Ｇ００４６Ｇ０６ DOI:１０．３９６９/ji．ssn．１００４Ｇ２２３７．２０１８．０３．００９
(上饶师范学院化学与环境科学学院,江西上饶３３４００１)
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摘要:为明确细胞癌变、衰老、死亡等问题,揭示导致 DNA 发生损伤反应的机理十分重要.其中重要的一类使 DNA 损伤的反应是羟基��OH 氧化 DNA 中的碱基.运用量子化学理论计算方法,研究了��OH 与 N６－甲基腺嘌呤(m６A)的反应机理.从反应能垒及产物稳定性方面综合考虑,m６A 与 ��OH 最可能发生的反应是 ��OH 加成到 m６A 的 C(８)位,其次是��OH 夺取 m６A 的 N(６)H、N(６)甲基 H 及 N(９)H.这些计算结果能够为实验研究提供理论上的指导.
羟基自由基��OH 是非常活泼的氧化剂,反应活性极强,因而在化学、医药、生物学等领域备受关注. ��OH是活性氧自由基中的一种. 活性氧自由基在生物体内会导致 DNA、RNA、脂肪和蛋白质的氧化损伤 . [３Ｇ５] 其中��OH 是公认的危害最大、反应活性最强的活性氧自由基,会导致许多疾病,例如关节炎、癌症、帕金森综合征 . [３] 在细胞组成当中,DNA 及 RNA 对��OH 的氧化是最敏感的.DNA 和 RNA 都由三部分组成,分别是磷酸、戊糖和碱基,其中最容易被��OH 氧化损伤的是碱基.DNA 和 RNA 中除常见五种碱基 (腺嘌呤 A、鸟嘌呤 G、胸腺嘧啶 T、尿嘧啶 U、胞嘧啶 C)外,还存在一些稀有碱基,N６－甲基腺嘌呤(m６A)为其中的一种.m６A是 A 碱基的 N(６)位 H 被 CH３修饰的产物,是一种真核 mRNA 常见的内部修饰,会参与到很多转录后调控过程中,与多种生理功能有关 . [６] 显然,��OH导致 m６A损伤将影响 RNA 转录过程及 m６A的生理功能.据我们所知,文献中还未有��OH 导致m６A损伤反应机理的理论研究报道. 因此在本文中,我们期望了解��OH导致m６A损伤的机理. 此外,在前一个工作中,我们研究了腺嘌呤 A 与 ��OH 反应的机理,发现腺嘌呤 A 与��OH 最可能发生的反应是��OH 夺取 A 碱基的 N(６)H,其次是��OH 与 A 碱基发生 C(８)位加成 . [７] 研究m６A与��OH 反应机理亦能明确 N(６)位甲基取代对 A 碱基与 ��OH 反应的影响.

羟基自由基和鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对反应的密度泛函理论研究

ｔｈｅｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＤＮＡｉｎｄｕａｄｃｂｙｈｙｄｒｏｘｙｌｒａｄｉａ１ｃ．１ｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｔｈｅａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ
中图分类号：Ｏ６４１
ＨｙｄｒｏｘｙｌＲａｄｉｃａｌＲｅａｃｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅＧｕａｎｉｎｅ－ＣｙｔｏｓｉｎｅＢａｓｅＰａｉｒ：
ＡＤｅｎｓｉｔｙＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＴｈｅｏｒｙＳｔｕｄｙ
ｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎＧＣｂａｓｅｐａｉｒｗｅｒｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃ，ａｎｄｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｒａｄｉｃａｌｓ
ｏｆｈｙｄｒｏｘｙｌｒａｄｉｃａｌｗｉｔｈｇｕａｎｉｎｅ－ｃｙｔｏｓｉｎｅ（ＧＣ）ｂａｓｅｐａｉｒｉｎａｑｕｅｏｕｓｐｈａｓｅｕｎｄｅｒｔｈｅｐｏｌａｒｉｚｅｄｃｏｎｔｉｎｕｕｍｍｏｄｅｌ（ＰＣＭ）ｈａｓｂｅｅｎｅｘｐｌｏｒｅｄｂｙｕｓｉｎｇｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎａＩｔｈｅｏｙ（ｒＤＦＴ）．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔａｌＩｔｈｅａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎ

鸟嘌呤制备

鸟嘌呤制备
鸟嘌呤的主要性质
产品名称
中文名称：2-氨基-6羟基嘌呤别名：鸟嘌呤英文名称：Guanine 英文别名：2-Amino1,7-dihydro-6H-purin-
6-one;
2-Aminohypoxanthine;
2-Amino-6-
hydroxypurine
结构式
OH
N
N
OH
OH
N H2N N
NH2 NH2 H2SO4
HCOOH
N
HCOONH4 H2N N
NHCHO NH2
N5 甲酰基 2,4,5 三氨基 6 羟基吡啶
HCOOH
OH
N
N
H2N
NN
粗品鸟嘌呤
实验步骤：
N5-甲酰基-2,4,5-三氨基-6-羟基嘧啶的合成
在四口烧瓶中按比例投入（）88%甲酸，加入40ml水，用氨水调PH=8，投入10g（） 2,4,5—三氨基—6—羟基嘧啶硫酸盐，加热 85~95℃,保温4小时，冷却、抽滤、水洗、干燥、称重。
粗品鸟嘌呤的制备
在四口烧瓶中按比例投入制得的 —甲酰基— 2,4,5—三氨基—6—羟基嘧啶、88%甲酸，加热到110℃，回流反应10小时，然后，常压蒸除甲酸至黏稠，冷却至50℃，加水200ml，抽干、水洗、抽干、烘干
主要原料： 2,4,5-三氨基-6-羟基嘧啶硫酸盐、氨水、88%甲酸仪器：带有搅拌器、球形冷凝管的回流反应装置
实验步骤
在装有电动搅拌的500ml四口烧瓶中，投放10g 2,4,5-三氨基-6-羟基嘧啶硫酸盐、（0.10mol)甲酸钠，50ml甲酸，然后装上回流冷凝管，开搅拌，加热至回流，温度约在105-110 ℃。回流保温12小时后，改蒸馏装置，蒸除甲酸并回收，冷却至50 ℃,加200ml水，冷却，抽滤，水洗，抽干，烘干，得粗品鸟嘌呤

鸟嘌呤材料的合成与表征

鸟嘌呤材料的合成与表征鸟嘌呤是一种重要的有机化合物，也被称作黄嘌呤，是嘌呤类化合物的一种。

鸟嘌呤是自然界中广泛存在的一种化合物，它存在于DNA和RNA的碱基中。

除此之外，鸟嘌呤还广泛应用于农药、医药、染料、导光材料等领域。

因此，鸟嘌呤材料的合成和表征是当今研究的热点，为了更好地探讨这个话题，本文将从鸟嘌呤材料的合成以及表征两个方面进行探讨。

一、鸟嘌呤材料合成1.传统合成方法鸟嘌呤材料的传统合成方法主要是通过二氧化碳的反应制备而成，合成主要分为两步。

首先，将2-氨基-4-羟基-6-甲基嘌呤和三氯乙酰亚胺反应得到二氯乙酰基化产物，然后再将得到的二氯乙酰基化产物和氨水反应得到鸟嘌呤。

虽然这种方法合成简单且产量较高，但其中存在的问题也较为明显，如反应条件严格，步骤较多等。

2.新型合成方法目前，研究人员发现了一种有效的方法来合成鸟嘌呤材料，这就是微波辐射法。

该方法使用微波辐射能够显著缩短反应时间，降低反应温度，提高产率和选择性。

激光脉冲还可以作为一种新型反应条件，有研究显示激光的能量可以实现化学反应，并且反应时间短、能量效率高。

二、鸟嘌呤材料表征1.核磁共振技术核磁共振技术（NMR）是一种常见用于材料表征的手段，其主要原理是通过磁共振现象观察样品内的核自旋状态。

鸟嘌呤材料的核磁共振技术可以对其分子结构、化学环境等进行详细的表征。

其中，质子核磁共振技术（1H NMR）可用于丰富的信息，包括化学位移、积分、耦合常数等。

2.拉曼光谱技术拉曼光谱技术是一种基于分子振动的非破坏性表征手段，可用于鸟嘌呤材料的表征。

该技术是通过观察分子由吸收和散射光产生的振动，来得到样品的信息。

鸟嘌呤的拉曼光谱峰主要分布在1000~1800cm-1波数范围内，其中，1600cm-1波数的峰与其骨架振动有关。

3.红外光谱技术红外光谱技术是一种用于准确测量材料反射或透过光谱的仪器，可用于表征鸟嘌呤材料的结构和组成。

该技术的主要思想是样品中的化学物质对不同波长的波长光产生吸收，从而产生的谱线可用于研究材料中分子的运动和振动。

8-氧-鸟嘌呤结构

8-氧-鸟嘌呤结构1.引言1.1 概述8-氧-鸟嘌呤（8-oxo-guanine）是一种重要的生物分子，它在DNA 和RNA的核苷酸序列中扮演着关键的角色。

与普通的鸟嘌呤相比，8-氧-鸟嘌呤具有一个氧原子取代了鸟嘌呤分子结构的一个碳原子，从而形成了一个独特的化学结构。

这个氧原子的存在使得8-氧-鸟嘌呤在生物学中表现出与普通鸟嘌呤不同的性质和功能。

在细胞内，8-氧-鸟嘌呤的产生主要是由于DNA分子的氧化损伤或者细胞内过量的自由基产生。

这些外源性或内源性的氧化损伤可以对DNA 的完整性和稳定性造成严重的威胁，因此8-氧-鸟嘌呤被广泛认为是DNA 氧化损伤的标志物之一。

除了在氧化损伤中起到标志物的作用外，8-氧-鸟嘌呤还被认为可能参与了多种生物学过程。

例如，它在DNA复制和DNA修复过程中可能发挥着重要的作用。

同时，8-氧-鸟嘌呤的存在也可能与一些重要的疾病发生发展相关，比如癌症和老年痴呆症等。

本文的目的是对8-氧-鸟嘌呤的结构进行深入的研究和探讨，包括其生物合成方式、化学性质、功能以及与疾病相关的机制等方面的内容。

通过对8-氧-鸟嘌呤的全面了解，我们可以更好地理解该分子在细胞内的重要作用，并且为开展相关的疾病治疗研究提供理论依据和实验基础。

1.2文章结构文章结构部分的内容应该是对整篇文章的结构进行介绍和概述。

可以按照以下方式写作：在本文中，将按照以下结构进行组织和展开讨论:第一部分为引言部分，主要包括概述、文章结构和目的。

在概述中，将简要介绍8-氧-鸟嘌呤的重要性和应用领域。

文章结构方面，将详细说明本文的章节分布和组织逻辑。

最后，在目的部分将明确本文的研究目标和意义。

第二部分为正文部分，将重点介绍和探讨8-氧-鸟嘌呤结构的两个要点。

在第一个要点中，将详细描述8-氧-鸟嘌呤的结构组成、化学性质以及可能的合成方法。

在第二个要点中，将进一步探讨8-氧-鸟嘌呤结构的应用领域和潜在的药物研究价值。

第三部分为结论部分，主要包括总结和展望。

胞嘧啶碱基与羟基自由基反应的密度泛函理论

采用密度泛函（Ｔ）理论，描述原子、分ＤＦ
子、团簇和固体的电子结构．根据Ｂｃｅ一ｅｋ３ＹＰ的泛函形式，用类似于自洽场方法Ｌ
用Ｈａｔｅ— ｏｋ法对嘌呤受羟基自由基损伤进行ｒｒｅＦｃ
第２８卷第２期２１Ｏ２年４月
德州学院学报
ＪｕｎｌｏｚｏｏｒａｆＤｅｈｕＵｎｉｅｓｔｖｒｉｙ
Ｖ０－８，．ｌ２Ｎｏ２Ａｐ．，０１ｒ２２
胞嘧啶碱基与羟基自由基反应的密度泛函理论
对稳定性，而确认反应形成产物自由基的机制．从
０引言
１材料与方法
羟基自由基进攻碱基是破坏核酸造成ＤＮＡ断链损伤的重要原因之一：究・ＯＨ造成ＤＮ损研Ａ伤及其修复的机制，论在理论上还是实践上都具无有重要的意义．张桂玲等人在３１ —２Ｇ基组水平上，
additionproductradicalinwhichxisthenumberofattackedsitebyoh上每个原子的自旋密度c1ohc3ohc4ohc5ohc2ohc6ohatomspinspinspinspinspinspinc10048540033750002670086600021630013670n200169230005610099291001874300051380038895c3003094008857085285900032400033130608327脱水后每个原子的自旋密度productproductproductproductproductdehydrolyzedhatn2dehydrolyzedhatc3dehydrolyzedhatc4dehydrolyzedhatn71dehydrolyzedhatn72c1012536004381003157003843004616n20350585000892003060200705260050598c3020858087506100567300518700606c40593252004327092770401002270104754c50132230014942001819017251020475n601459830019738011662903212290364788n70000914000145001614807793570775015o80395141005561200066600263820049971六种羟基自由基复合物的能量21c3ohc4得稳定产物自由hartree为4707250805从此脱水产物的自旋密hartree为470720807从此脱水产物的自旋密正电荷集中分布在c322c1oh4707119663都比c5oh的能量4707062678hartree低23c2oh24c6ohc4oh该稳定自由基的形成造成dna

鸟嘌呤受羟基自由基损伤反应机理的量子化学研究

０１４．２３０１６．３５
Ｃ１Ｃ５Ｃ一一４Ｎ８Ｃ一ｃ一５４
Ｎ６一Ｃ一Ｃ５４
１９３４１．８９ｌ０４１３ｌ．６
Ｖｏ＿ｌ３１
２１００年２月
高等学校化学学报
ＣＨＥＭＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＵＮＩＶＥＲＳＴＥＳＩＩ
Ｎｏ２．
３９～３２７８
鸟嘌呤受羟基自由基损伤反应机理的量子化学研究
子与鸟嘌呤分子碳碳双键中的Ｃ４原子具有较强的相互作用，双键中剩余的７ｒ电子离域到了环体系中．
关键词鸟嘌呤；羟基自由基；密度泛函理论；内禀反应坐标０４６１文献标识码Ａ文章编号０５－９（０００－３９４２１７０２１）２７－０００中图分类号
１计算方法
用ＤＴＢＬＰ６３Ｇ和ＤＴＵ３Ｙ／－１Ｆ／３Ｙ／ —１Ｆ／ＢＬＰ６３Ｇ对反应物和产物分子的几何构型进行优化及频率计算，寻找该反应的过渡态结构，对所得过渡态进行内禀反应坐标反应路径分析．用ＤＩＢＬＰＦ＇３Ｙ／／６３＋＋Ｇ一和ＤＴＵ３Ｙ／ —１＋＋Ｇ一对反应物、反应物络合物、过渡态、产物络合物以及产物进 —１Ｆ／ＢＬＰ６３
氧原子和氢原子的电子自旋密度分别为１０７．３１和一．３１００７，可见单电子主要集中于羟基自由基的氧原子上，氧原子是羟基自由基与鸟嘌呤反应的反应位

羟基自由基与腺嘌呤初始反应机理的理论研究

常代谢过程以及外界环境都可能损伤ＤＮＡ。当ＤＮＡ损伤累积到一定程度时，ＤＮＡ的损伤就不能被修复，导致细胞衰老、死亡和癌变，最终表现为老化、神经症状和癌症。
作为一个反应活性非常强的氧化剂，羟基自由基（・０Ｈ）在化学、生物学、医药和大气与环境科学领域受到了广泛的关注。在生物学上，生物体内产生的活性氧自由基（ＲＯＳ）会导致ＤＮＡ、蛋白质和脂质的氧化损伤口铷，而其中・ＯＨ是公认的反应活性最强和危害最大的活性氧自由基。癌症，关节炎和帕金森综合征就是与・ＯＨ有关的一些疾病［１］。在细胞的组成成分当中ＤＮＡ对・ＯＨ的氧化最为敏感。ＤＮＡ由磷酸、
最可能是・０Ｈ夺取腺嘌呤Ａ的Ｎ（６）Ｈ，其次是・ＯＨ加成到腺嘌呤Ａ的ｃ（８）位。
收稿日期：２Ｏｌ６ — １２～Ｏ８
基金项目：上饶师范学院大学生创新训练项目（２０１６－ＣＸ一１１）；江西省教育厅科技项目（ＧＪＪ１６１０６１）作者简介：彭奎霖（１９９６一），男，江西吉安人，上饶师范学院化学与环境科学学院材料化学专业学生。
戊糖、碱基三部分组成，其中碱基最容易受到・０Ｈ氧化损伤。在ＤＮＡ的四种碱基（鸟嘌呤Ｇ、腺嘌呤Ａ、胸腺嘧啶Ｔ、胞嘧啶Ｃ）中，鸟嘌呤Ｇ由于氧化电位最低ｌ４］，最容易受到・ＯＨ损伤。因此文献中有大量研究集

羟基自由基对鸟嘌呤的氧化损伤反应机理研究

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羟基自由基与水分子相互作用的量子化学研究

羟基自由基与水分子相互作用的量子化学研究
随着硝渣和各种污染物的大量排放，大气环境中激素类物质的浓度急剧增加。

近几年来，植物性的羟基自由基（ROS）在环境污染中发挥了重要作用。

其中，水中羟基自由基和水分子之间相互作用也逐渐受到学者们关注。

根据研究表明，羟基自由基和水分子之间的相互作用对理解环境变化、降低污染物以及减轻环境负荷至关重要。

它的机理说明了水中羟基自由基的形成分子、结构及人为干预。

目前，许多学者尝试利用量子力学（QM）方法来研究羟基自由基与水分子之间相互作用的量子化学。

此外，结合计算机模拟可以有效地开展研究，涉及到了耦合分子动力学（CMD）、单水分子极化弛豫（SPP）以及氢键分解过程。

特别是，CMD方法可以模拟水和氧原子之间的反应，从而更有效地识别水中羟基自由基的行为。

从而使得研究人员可以更好的发掘水中的羟基自由基形成的过程及其相关性质。

总之，随着对环境污染的日益关注，近年来研究者发掘了羟基自由基与水分子之间相互作用量子化学的重要性。

他们发展了量子力学方法，其中包括耦合分子动力学和单水分子极化弛豫方法，可以更好地研究和理解环境中的ROs的行为。

生物化学领域中的鸟嘌呤代谢途径研究

生物化学领域中的鸟嘌呤代谢途径研究鸟嘌呤是一种嘌呤核苷酸，在生物化学领域中扮演着至关重要的角色。

它是构成RNA和DNA的基本组成部分之一，也参与了许多细胞内代谢过程。

鸟嘌呤代谢途径的研究已经成为了生物医学研究中重要的一部分。

1. 鸟嘌呤代谢途径简介鸟嘌呤代谢途径包括鸟嘌呤的合成与降解两个方面。

在细胞中，通过核苷酸代谢途径，鸟嘌呤能够合成自身的前体物质。

同时，鸟嘌呤还会通过嘌呤核苷酸的降解途径被代谢掉。

这一过程中产生的尿酸是精细平衡的产物，细胞需要通过控制鸟嘌呤的合成和降解来维稳环境内的尿酸水平。

2. 鸟嘌呤合成途径鸟嘌呤的合成过程主要发生在细胞核内，通过嘌呤核苷酸环中的谷氨酰胺、羟甲基硫氨酸和二氧化碳等前体物质在核苷酸合成酶的催化下合成鸟苷酸，再通过鸟苷酸磷酸化酶的作用，鸟苷酸被磷酸化为鸟苷酸二磷酸酯。

最后，鸟苷酸二磷酸酯在核苷酸转移酶的作用下被转化为鸟嘌呤核苷酸。

3. 鸟嘌呤降解途径鸟嘌呤核苷酸和核苷酸代谢途径的其中一条降解途径就是嘌呤核苷酸通过黄嘌呤氧化酶的催化被氧化为尿酸。

这种过程是一种无氧代谢，通常情况下只在缺氧环境下发生。

另一种鸟嘌呤降解途径则是通过马尿酸酶的催化把鸟嘌呤逐步降解为马尿酸、丙二酰乙酸和氨基酸等物质。

4. 鸟嘌呤代谢途径在疾病中的应用鸟嘌呤代谢途径在医学领域中有着广泛的应用。

例如，尿酸水平与痛风和颈动脉硬化等疾病有着密切的关联。

通过控制鸟嘌呤的降解途径，可以有效控制尿酸水平从而预防和治疗这些疾病。

此外，鸟嘌呤合成的异常也与一些疾病有着密切的关联，比如儿童发育障碍和癌症等。

因此，在实验室中研究鸟嘌呤代谢途径，对于理解这些疾病的发病机理以及开发新型药物具有重要的意义。

总之，鸟嘌呤代谢途径是生物医学研究中至关重要的一环。

通过对鸟嘌呤的合成和降解途径的研究，可以更好地理解细胞内代谢的生化过程和人类疾病的发生机理，为开发新型药物提供了重要的理论基础。

鸟嘌呤对DNA的作用机制研究

鸟嘌呤对DNA的作用机制研究如今，生命科学领域的研究日新月异，一直处于飞速发展的阶段。

DNA（脱氧核糖核酸）是生物体中的一种核酸，具有自我复制、继承、转录、翻译等重要生命特性。

而鸟嘌呤是DNA中的一种氮碱基，对其结构、功能具有关键的作用。

本文将介绍鸟嘌呤对DNA的作用机制研究。

一、DNA中的鸟嘌呤DNA分子主要由两条互补的螺旋结构组成，相互缠绕形成一种螺旋双链结构。

这种结构是由四种主要氮碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞状细胞素）所组成的。

鸟嘌呤是其中一种，它对DNA的结构和功能起着重要作用。

二、鸟嘌呤对DNA的作用机制在DNA中，鸟嘌呤是通过氢键与胸腺嘧啶相连的。

这种键的配对方式使得DNA能够进行自我复制和基因表达。

在细胞分裂过程中，鸟嘌呤具有关键的作用。

它与胸腺嘧啶形成的氢键可以保持DNA的完整性，防止基因突变的发生。

此外，鸟嘌呤对DNA的结构稳定性也有一定的作用，可防止其发生结构折叠和断裂。

有研究表明，鸟嘌呤还可以与一些物质发生特殊的化学反应，并在DNA中形成一些特殊的结构以实现其特殊功能。

例如，在DNA双链中形成鸟嘌呤四联体结构可以起到抑制基因表达的作用。

另外，在DNA修复过程中，鸟嘌呤还可以作为一种DNA损伤标志物，被人体细胞识别和修复。

三、鸟嘌呤对人类健康的作用鸟嘌呤不仅在DNA的结构和功能中发挥关键作用，同时在人类体内生物代谢中也具有一定的重要作用。

鸟嘌呤可以转化为重要的生物物质——腺苷酸，参与体内ATP（三磷酸腺苷）等多种物质的代谢过程。

另外，一些研究表明，鸟嘌呤对人类健康也具有重要作用。

它可以改善肝脏疾病、预防癌症、降低血液中的脂肪含量等。

此外，鸟嘌呤还具有保护神经细胞不被损伤的作用，可用于治疗神经退行性疾病。

四、结语通过对鸟嘌呤对DNA的作用机制研究，我们可以更好地理解DNA的结构和功能，并从更加深入的角度来探究人类生命的奥秘。

随着科技的不断发展，对鸟嘌呤的研究将会有更加广泛的应用前景，为人类健康和生命科学领域的发展做出更大的贡献。

寡核苷酸脱嘌呤的原理

寡核苷酸脱嘌呤的原理
寡核苷酸脱嘌呤（Oligonucleotide Depyrimidination）是一种自然发生的化学过程，指的是寡核苷酸链上的嘌呤碱基（如鸟嘌呤、腺嘌呤等）被逐步去除的过程。

这一过程通常发生在DNA 或RNA 分子中。

寡核苷酸脱嘌呤的主要原因是氧化应激。

在生物体内，氧化应激是一种常见的生理现象，当细胞受到氧化应激的影响时，自由基会攻击DNA 分子，导致嘌呤碱基损伤。

寡核苷酸脱嘌呤的过程如下：
1. 自由基（如羟基自由基）攻击嘌呤碱基，使其失去电子，从而形成嘌呤自由基。

2. 嘌呤自由基与分子氧反应，形成脱嘌呤产物，同时生成一个水合电子。

3. 水合电子可以进一步引发链式反应，导致更多的嘌呤碱基损伤。

寡核苷酸脱嘌呤会导致DNA 链的损伤和断裂，从而影响DNA 的稳定性和功能。

在细胞中，寡核苷酸脱嘌呤是一种常见的DNA 损伤形式，可能与多种疾病，如癌症、神经退行性疾病等的发生和发展有关。

为了修复这种损伤，细胞内存在一系列DNA 修复机制，如碱基切除修复（BER）、错配修复（MMR）和核苷酸切除修复（NER）等。

了解寡核苷酸脱嘌呤的原理有助于我们更深入地认识DNA 损伤和修复机制，以及这些机制在疾病发生和发展中的作用。

同时，这一领域的研究也为新型抗肿瘤药物和基因疗法的开发提供了理论基础。

鸟嘌呤受羟基自由基损伤反应机理的量子化学研究

Vol .31高等学校化学学报No .22010年2月 CHE M I CAL JOURNAL OF CH I N ESE UN I V ERSI TI ES 379～382鸟嘌呤受羟基自由基损伤反应机理的量子化学研究申勇立1,郝金库1,2,曹映玉2,杨恩翠2,刘书文2(1.南开大学化学学院,天津300071;2.天津师范大学化学与生命科学学院,天津300387)摘要　用密度泛函理论(DFT )研究羟基自由基与鸟嘌呤分子加成反应的过渡态,并进行内禀反应坐标(I RC )反应路径解析,结果表明,羟基自由基加成到鸟嘌呤碳碳双键上.利用B3LYP /6231++G 33对反应物、反应物络合物、过渡态以及产物络合物等反应通道上各个能量驻点的能量进行了计算,得到反应活化能E a =2810867kJ /mol .A I M 计算结果显示,过渡态结构中鸟嘌呤分子碳碳双键结构被削弱,羟基自由基氧原子与鸟嘌呤分子碳碳双键中的C4原子具有较强的相互作用,双键中剩余的π电子离域到了环体系中.关键词　鸟嘌呤;羟基自由基;密度泛函理论;内禀反应坐标中图分类号　O641 文献标识码　A 文章编号　025120790(2010)022*******收稿日期:2009203204.基金项目:天津市自然科学基金(批准号:023606411)和教育部重点科研项目基金(批准号:03009)资助.联系人简介:郝金库,男,教授,博士生导师,主要从事催化与应用量子化学研究.E 2mail:haoeyou@eyou .comF i g .1　Nu m ber i n g structure of guan i n e嘌呤碱基和嘧啶碱基是DNA 的基本组成成分,羟基自由基(・OH )与DNA 嘌呤碱基和嘧啶碱基进行反应,造成DNA 断键损伤.研究羟基自由基造成DNA 损伤及其修复的机制,在理论和实践上都具有重要意义[1～3].本文利用密度泛函理论(DFT )研究了鸟嘌呤与羟基自由基加成反应的过渡态,并进行了内禀反应坐标(I RC )反应路径解析,阐述了反应体系构型、键级以及单电子自旋密度的变化,对反应物鸟嘌呤及过渡态结构进行了电子密度拓扑学分析.1　计算方法用DFT/B3LYP /6231G 和DFT/UB3LYP /6231G 对反应物和产物分子的几何构型进行优化及频率计算,寻找该反应的过渡态结构,对所得过渡态进行内禀反应坐标反应路径分析.用DFT/B3LYP /6231++G 33和DFT/UB3LYP /6231++G 33对反应物、反应物络合物、过渡态、产物络合物以及产物进行能量计算,所有的计算均使用Gaussian 03软件包进行.电子密度拓扑学分析采用A I M 2000进行.2　结果与讨论2.1　鸟嘌呤分子及羟基自由基构型的优化2.1.1　羟基自由基构型的优化　在UB3LYP /6231G 水平下对羟基自由基进行结构优化,优化构型中氧原子和氢原子的电子自旋密度分别为110371和-010371,可见单电子主要集中于羟基自由基的氧原子上,氧原子是羟基自由基与鸟嘌呤反应的反应位原子.2.1.2　鸟嘌呤分子构型的优化　用DFT/B3LYP /6231G方法优化鸟嘌呤分子,其优化结构如图1所示.由表1中的结构数据可见,鸟嘌呤为平面共轭结构.2.2　鸟嘌呤与羟基自由基反应过渡态羟基自由基与鸟嘌呤分子反应发生在C4和C5双Table 1　Structure param eters of guan i n e fro m B3LY P /6231G ca lcul a ti on s3C4—C5011400C5—N8011397N3—C4—C512811022C1—C5—C4—N3010058N3—C4011365C1—O11011243C1—C5—C411913849C1—C5—C4—N617919956C5—C1011433C2—N12011365N8—C5—C411014163N6—C4—C5—N8-010105N6—C4—C510515287N3—C4—C5—N818010000 3Energy:1142×106kJ /mol .Bond lengths are in nm,bond angles and dihedral angles are in degree .键上,可能产物有2种,如图2所示.由UB3LYP /6231G 33计算加成到C4和C5的能量分别为产物Ⅰ(C4)-61813228Hartree,产物Ⅱ(C5)-61813034Hartree,可见羟基自由基加成到C4原子上产物的能量较低,更稳定.单电子自旋密度计算结果显示,产物Ⅰ中O11的单电子自旋密度为010277,而产物Ⅱ中O11的单电子自旋密度为018152,可见在产物Ⅱ中,羟基自由基中的电子已经更多地分散到鸟嘌呤分子中,结构更稳定[4].能量和电子自旋密度综合分析表明,羟基自由基加成到鸟嘌呤分子C4形成的产物结构更稳定.以三元环结构为初始结构,采用DFT/UB3LYP /6231G 寻找羟基自由基与鸟嘌呤分子加成机理的过渡态,得到如图3所示的过渡态结构,其振动频率分析只有一个虚频,结构数据列于表2.由表2数据可见,过渡态C4—O11键长为011245n m ,与C —O 单键长相近,在羟基自由基与鸟嘌呤反应进程中,羟基自由基破坏了鸟嘌呤分子的C4和C5双键结构,其氧原子可能与鸟嘌呤分子中的C4成键,产物Ⅰ应为该反应的优势产物.过渡态骨架结构原子间的二面角数据表明,反应物鸟嘌呤分子原平面结构被破坏.自然键轨道(NBO )分析显示过渡态中C4—C5的键级为111495,而鸟嘌呤分子中C4—C5的键级为113384.另外在过渡态结构中,芳香环上各个原子的单电子自旋密度从原来的全部为0,分别变为C1(-010352),C2(010031),N3(-010101),C4(-010752),C5(013044),N17(-010069),可见鸟嘌呤分子的芳香环体系已经被破坏,双键打开以后的羟基自由基单电子已经离域到整个环上,羟基自由基中氧原子的单电子自旋密度也减小为015691,表明羟基自由基已经与鸟嘌呤分子结合.F i g .2　Possi ble products Ⅰ(C4)(A)and Ⅱ(C5)(B)ofguan i n e react w ith hydroxyl rad i ca lF i g .3　Nu m ber i n g structure of the tran siti on st a teof guan i n e react w ith hydroxyl rad i ca lTable 2　Structura l param eters of the tran siti on st a te of guan i n e react w ith hydroxyl rad i ca l fro m UB3LY P /6231G3C4—C5011441　C5—N8011378　N3—C4—C512510844　C1—C5—C4—N31817019N3—C4011377　C1—O13011245　C1—C5—C411818132　C1—C5—C4—N617010352C5—C1011438　C4—O11011961　N8—C5—C411019226　N3—C4—C5—N8-15716373C4—N6011394　O11—H12010990　N6—C4—C510314794　N6—C4—C5—N8-613040　O11—C4—C59317602　O11—C4—C5—C1-9210338　H12—O11—C410617322　H12—O11—C4—C54118295 3I m aginary frequency:-40414806cm -1;energy:-1162×106kJ /mol .Bond lengths are in nm,bond angles and dihedral angles are indegree .2.3　鸟嘌呤分子与羟基自由基反应过渡态的电子密度拓扑学分析采用文献[5～7]方法,反应过渡态结构电子密度拓扑学给出的键鞍点(BCP )和环鞍点(RCP )如图4所示(原子编号同图3).反应物鸟嘌呤及反应过渡态结构电子密度拓扑学数据结果列于表3.化学键的本质是原子之间电子密度的积累,电子在原子之间出现的几率越大,则化学键越牢固.由表3可见,羟基中氧原子与鸟嘌呤分子中的C4原子之间已有一定的电子密度,而鸟嘌呤分子中的C4和C5双键在其与羟基反应的过渡态中电子密度明显减小,其碳碳双键结构被削弱;同时由于羟基自由基抽取了C4C5双键结构中的一个π电子,剩余的π电子离域到环结构中,故相邻的C5N8键却被加强了.由图4(B )中反应位的梯度线可明显看到羟基氧与鸟嘌呤分子中的C4原子之间的键径以及键鞍点.83高等学校化学学报 Vol .31　F i g .4　M olecul ar graphs(i n clud i n g cr iti ca l po i n ts)(A)and grad i en t vector f i eld(O11—C4—C5)of chargeden sity of the tran siti on st a te of guan i n e react w ith hydroxyl rad i ca l(B)Bond paths are denoted by lines,BCPs are denoted by black dots,RCPs are denoted by s olid triangles .Table 3　Topolog i ca l properti es of electron den sity d istr i buti on s of guan i n e and the tran siti on st a te of guan i n ereact w ith hydroxyl rad i ca l fro m B3LY P /6231G and UB3LY P /6231G ca lcul a ti on sItemReactantρb2ρbTransiti on stateρb2ρb C4—O11010768-010440 C4—N6012920011862012865011887 C4—N3013099012111013055011997 C4—C5012972011658012795011462 C5—N8012898011734013029011921 C5—C1012777011508012758011482R ing (C4—C5—N8—C7—N6)010484-010*********-010985R ing (C4—C5—C1—N17—C2—N3)010212-010401010209-0103912.4　鸟嘌呤分子与羟基自由基反应过渡态的内禀反应坐标反应路径解析2.4.1　鸟嘌呤分子与羟基自由基反应过渡态能量随反应坐标的变化　用UB3LYP /6231G 对所得过渡F i g .5　Energy curve of guan i n e react w ithhydroxyl rad i ca l态结构进行内禀反应坐标反应路径的解析[8～17],能量曲线如图5所示.2.4.2　鸟嘌呤分子与羟基自由基反应过渡态反应位键长以及二面角随反应坐标的变化　随着反应的进行,C4与O11之间的距离逐渐减小(由012371n m 变化至011461n m ),即羟基自由基在反应过程中一直接近嘌呤环上的C4原子;而C4与C5之间的距离则逐渐增大(由011411n m 变化至011518nm ),可见二者之间的双键结构已经遭到破坏.过渡态O11—C4—C5的键角为9317602°,二面角C1—C5—C4—N3从-215437°变化至3818707°,N4—C5—C6—N7从-17912729°变化至-13019030°,表明原嘌呤环共轭结构体系已被破坏.2.4.3　鸟嘌呤分子与羟基自由基反应过渡态反应位键级随反应坐标的变化　I RC 能量曲线上各点反应位的键级分析表明,C4—O11之间的键级逐渐增加(由010910变化至018327),可见二者之间随着反应进行的逐渐成键;H12—O11之间的键级则逐渐减小(由018191变化至017564),即随着反应的进行,羟基自由基的H —O 键同时发生了松动;C4—C5之间的键级也逐渐减小(由112531变化至019782),可见随着反应的进行,嘌呤环芳香体系逐渐被破坏,C4—C5之间的作用逐渐减弱.2.4.4　鸟嘌呤分子与羟基自由基反应过渡态反应位单电子自旋密度随反应坐标的变化　I RC 能量曲线上各点反应位的单电子自旋密度分析表明,随着反应的进行,O11上的单电子自旋密度在经过很短的一段平稳后,突然减小(由018281变化至010625);而C4上的单电子自旋密度由-010015变化至-010288,可见羟基自由基在反应中逐渐与嘌呤环上的C4结合;C5的单电子自旋密度由011306变化至014874,即随着反应的进行,嘌呤环的芳香体系逐渐被破坏,双键电子转移到C5和C4原子上.2.5　鸟嘌呤分子与羟基自由基反应过程中各能量驻点的计算分别在RB3LYP /6231++G 33和UB3LYP /6231++G 33水平下计算反应物、反应物络合物、产物络183　No .2　申勇立等:鸟嘌呤受羟基自由基损伤反应机理的量子化学研究283高等学校化学学报 Vol.31　合物以及过渡态的能量,结果如表4所示.由过渡态与反应物络合物的能量差计算得到反应活化能为2810867kJ/mol.Table4　Acti va ti on energy and energy of a ll the st a ti onary po i n t of guan i n e react w ith hydroxyl rad i ca lE Reactant/Hartree E Reactant co mp lex/Hartree E Transiti on state/Hartree E Pr oduct co mp lex/Hartree E a/(kJ・mol-1)-162332118344-162335515947-162332715080-1623406154132810867参　考　文　献[1]　V ieira A.J.S.C.,Steenken S..J.Am.Che m.Soc.[J],1990,112:6986—6994[2]　V ieira A.J.S.C.,Steenken S..J.Phys.Che m.[J],1987,91:4138—4144[3]　ZHANG Gui2L ing(张桂玲),DA IBai2Q ing(戴柏青).Chin.J.B i oche m.Mol.B i ol.(中国生物化学与分子生物学报)[J],2000,16(1):120—123[4]　Z HANG Gui2L ing(张桂玲),ZHANG Yan(张严),DA IBai2Q ing(戴柏青).Natural Science Journal of Harbin Nor mal University(哈尔滨师范大学自然科学学报)[J],1998,14(4):73—76[5]　R ichard F.W..Bader Che m.Rev.[J],1991,91:893—928[6]　ZHANG Yun2hui,HAO Jin2ku,WANG Xia,et al..Journal of Molecular Structure(Theoche m.)[J],1998,455:85—99[7]　T ANG Ting2hua,F ANG De2cai,Harris on A.G.,et al..Journal ofMolecular Structure(Theoche m.)[J],2004,675:79—93[8]　WANG W an2De(王万得),Y ANG En2Cui(杨恩翠),HAO Jin2Ku(郝金库),et al..Che m.J.Chinese 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羟基自由基与腺嘌呤初始反应机理的理论研究

羟基自由基与腺嘌呤初始反应机理的理论研究彭奎霖;吴丽丹;曹璐璐;胡兵【摘要】为了解细胞衰老、死亡、癌变等方面的问题,理解导致DNA损伤反应的机理非常重要.其中非常重要的一类导致DNA氧化损伤的反应是羟基自由基(·OH)氧化腺嘌呤A和其他碱基.利用量子化学从头算的方法研究了腺嘌呤A与·OH初始反应机理.综合考虑反应产物的稳定性以及反应的能垒,腺嘌呤A与·OH的初始反应最可能是·OH夺取腺嘌呤A的N(6)H,其次是·OH加成到腺嘌呤A的C(8)位.计算所得结果可为实验提供理论指导,为实验上腺嘌呤A与·OH反应机理的提出指明方向.【期刊名称】《上饶师范学院学报》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】6页(P84-89)【关键词】羟基自由基;腺嘌呤;加成反应;夺氢反应;反应机理【作者】彭奎霖;吴丽丹;曹璐璐;胡兵【作者单位】上饶师范学院化学与环境科学学院,江西上饶 334001;上饶师范学院化学与环境科学学院,江西上饶 334001;上饶师范学院化学与环境科学学院,江西上饶 334001;上饶师范学院化学与环境科学学院,江西上饶 334001【正文语种】中文【中图分类】O625.61细胞DNA包含复杂的遗传信息。

为了信息传递的正确性，生物体必须保持DNA 结构的完整性。

而正常代谢过程以及外界环境都可能损伤DNA。

当DNA损伤累积到一定程度时，DNA的损伤就不能被修复，导致细胞衰老、死亡和癌变，最终表现为老化、神经症状和癌症。

作为一个反应活性非常强的氧化剂，羟基自由基(·OH)在化学、生物学、医药和大气与环境科学领域受到了广泛的关注。

在生物学上，生物体内产生的活性氧自由基(ROS)会导致DNA、蛋白质和脂质的氧化损伤[1-3]，而其中·OH是公认的反应活性最强和危害最大的活性氧自由基。

癌症，关节炎和帕金森综合征就是与·OH有关的一些疾病[1]。

胞嘧啶碱基与羟基自由基反应的密度泛函理论

胞嘧啶碱基与羟基自由基反应的密度泛函理论裴玲;张红红【摘要】It is one of important reasons for the reaction of ·OH with cysotine to destroy nucleic acid and damaged DNA.Abinitio DFT/B3LYP calculations at 6-31＋G（d,p） basis set level were carried out for the possible product radicals of attacked cysotine by ·OH.According to the calculated results of total energy,atomic spin density and bond length,the stable product radical formed by ·OH addition at C-1、C-3、C-4 and C-5 were theoretically certified.C3OH· and C4OH· were not easy to dehydrate.The formation of stable radicals lead to damage DNA.%羟基自由基（·OH）进攻嘧啶碱基是破坏核酸造成DNA断链损伤的重要原因之一.采用密度泛函（DFT）理论中B3LYP方法在6-31＋G（d,p）基组水平上对胞嘧啶（cysotine,简写为C）受羟基自由基进攻形成的各种可能产物自由基进行几何全优化.根据总能量、键长和自旋密度的计算结果,从理论上确认了C-1、C-3、C-4和C-5位加成机制.得产物自由基C1OH·、C3OH·、C4OH·、C5OH.,且C1OH·、C5OH·易与邻位H脱水得一个更稳定的产物自由基,而C3OH·、C4OH·不易脱水与相邻位H脱水得一个更稳定的产物自由基,这些稳定自由基的形成造成DNA断链损.【期刊名称】《德州学院学报》【年(卷),期】2012(028)002【总页数】5页(P43-46,68)【关键词】胞嘧啶碱基;羟基自由基;DFT从头算【作者】裴玲;张红红【作者单位】滨州学院化学与化工系,山东滨州256603／滨州学院化工技术研究中心,山东滨州256603;滨州学院化学与化工系,山东滨州256603【正文语种】中文【中图分类】O641羟基自由基进攻碱基是破坏核酸造成DNA断链损伤的重要原因之一.研究·OH造成DNA损伤及其修复的机制，无论在理论上还是实践上都具有重要的意义.张桂玲等人在3－21G基组水平上，用Hartree＿Fock法对嘌呤受羟基自由基损伤进行过量子化学研究［1］，张严等人曾在6－31G基组水平上，用DFT／B3LYP法对鸟嘌呤受羟基自由基损伤进行过量子化学研究［2］，侯若冰等人［3］研究了8－羟基鸟嘌呤自由基的开环机理；但目前对嘧啶碱基和羟基自由基反应的研究上很少有文献报道［4－5］.本文对羟基自由基进攻胞嘧啶各位形成的可能产物进行更精确的密度泛函理论研究，所用方法为B3LYP，并在较大的6－31G＋（d，p）基组下优化计算，以期得到定性上更精确、定量上更可靠的结果，根据计算结果从理论上比较各可能产物自由基的相对稳定性，从而确认反应形成产物自由基的机制.采用密度泛函（DFT）理论，描述原子、分子、团簇和固体的电子结构.根据Becke－3LYP的泛函形式，用类似于自洽场方法（SCF）的迭代方法进行自洽的DFT计算.对于闭壳层分子采用自旋限制的RHF计算，对于开壳层结构的产物自由基采用自旋非限制的CHF计算，以利于形成相对稳定的自由机构型，对所有涉及的分子和自由基的几何构型都用能量梯度法做了全优化（能量收敛限为10－9）以得到能量最低的稳定几何构型.对于自由基的UHF计算收敛性差，几何优化时初始构型的选取至关重要.不要采用“生物模型试验”数据［6］，而是根据化学反应试验的结果来选取，收到很好的收敛效果，因为一般的“生物模型试验”数据会导致不收敛.本文是在6－31G＋（d，p）基组水平上，优化羟基进攻胞嘧啶后可能的产物自由基.计算使用GACSSIAN＿03从头算程序，在Pentium4计算机上完成.计算所得羟基自由基进攻胞嘧啶形成的可能产物自由基的能量、键长列于表1中，除H以外的各原子自旋密度列于表2、表3.从六种羟基自由基复合物的能量、C－O（NO）的单键键长以及自旋密度，发现羟基优先进攻C－3／C－4双键上，再进攻C－1／C－5，形成新的自由基复合物，C1OH·易与N－2位H、C5OH·易与N－7位H脱水得一个更稳定的产物自由基，而C3OH·、C4OH·很难经历单分子消除反应而脱水；·OH进攻胞嘧啶的N－2、N －6生成氢键化合物，且易脱水，形成新的自由基.2.1 C3OH·和C4OH·由表1数据知，C3OH·的R（O－C3）为0.14425nm，C4OH·的R（O－C4）为0.14477nm，两数值大小是合理的；E（C3OH·）／Hartree的数值为－470.7406874，E（C4OH·）／Hartree的数值为－470.7390613，都小于Reactant（C＋OH·）的数值为－470.7021773，·OH进攻C－3、C－4能量降低；由表2数据知，·OH进攻C－3后，环上N的电荷总数（0.265344）小于C的电荷总数（0.608904），·OH进攻C－4后，环上N的电荷总数（0.09105）远小于C的电荷总数（0.773532），这与理论（N的电负性大于C，正电荷总数理应低于C）相符，故羟基可以进攻C－3、C－4，得稳定产物自由基C3OH·和C4OH·.羟基能够加成到C－3，形成的C3OH·假设有一条脱水途径，则是羟基与N－2的H脱水，但计算结果表明此途径都不可能发生.从表1、表3可知，因为根据此途径脱水后的产物加上H2O的总能量值E／Hartree为－470.7250805，比C3OH·的能量－470.7406874Hartree高，说明羟基进攻C－3后很稳定，不易脱水；另外，从此脱水产物的自旋密度看，环上N的电荷总数为0.496568，大于环上C的电荷总数0.127092，所以产物自由基C3OH·不易脱水.羟基能够加成到C－4，形成的C4OH·假设有一条脱水途径，则是羟基与N－7的H脱水，但计算结果表明此途径都不可能发生.从表1、表3可知，因为根据此途径脱水后的产物加上H2O的总能量值E／Hartree为－470.720807，比C4OH·的能量－470.7390613Hartree高，说明羟基进攻C－4后很稳定，不易脱水；另外，从此脱水产物的自旋密度看，环上N的电荷总数为0.391755，远大于环上C的电荷总数－0.162579，所以产物自由基C4OH ·不易脱水.此外，羟基进攻C－3后所得产物，ρ（C－4）＝0.913348接近于1.0，说明羟基进攻C－3位后，正电荷集中分布在C－4上；羟基进攻C－4后所得产物，ρ（C －3）＝0.852859，也接近于1.0，说明羟基进攻C－4位后，正电荷集中分布在C－3上.因此预测两分子具有氧化性，能够与失电子基团结合成稳定化合物.2.2 C1OH·和C5OH·由表1数据知，C1OH·的R（O－C1）为0.14067nm，C5OH·的R（O－C5）为0.14121nm，两数值大小是合理的；E（C1OH·）／Hartree的数值为－470.7060494，E（C5OH·）／Hartree的数值为－470.7062678，都小于Reactant（C＋OH·）的数值为－470.7021773，·OH进攻C－1、C－5能量降低；因此认为羟基可以进攻C－1、C－5，形成新的自由基产物.羟基能够加成到C－1，形成的C1OH·假设有一条脱水途径，是羟基与N－2的H 脱水，计算结果表明此途径可能发生.从表1，因为根据此途径脱水后的产物加上H2O的总能量值E／Hartree为－470.7250805，比C1OH·的能量－470.7060494Hartree低，说明羟基进攻C－1后不是很稳定，易脱水，形成更稳定的自由基.羟基能够加成到C－5，形成的C5OH·假设有两条脱水途径，即羟基与N－7的两个H分别脱水，计算结果表明两条途径有可能发生.从表2、表4可知，根据两条途径脱水后的产物加上H2O的总能量值E／Hartree分别为－470.7208071、－470.7119663，都比C5OH·的能量－470.7062678Hartree低，说明羟基进攻C －5后不稳定，易脱水.2.3 C2OH·由表1所列E（C2OH·）／Hartree的能量的数值分别为－470.7211851小于Reactant（C＋OH·）的数值为－470.7021773，但通过结构得知主要是形成氢键复合物；由表1和表2所列C2OH·的自旋密度和键长数据分析可知，·OH加成到N－2后，R（O－N2）＝0.295604nm，大于N－O单键键长（0.116nm），说明·OH中的O和N－2并未成键，即氧并未加到嘧啶环上；另外环上各原子的自旋密度几乎为零，但ρ（C2OH·）＝1.032338，说明自由基电荷只在羟基氧上，进而说明羟基和嘧啶分子彼此独立.2.4 C6OH·从表1来看，其能量E（C6OH·）／Hartree能量的数值为－470.6920558高于Reactant（C＋OH ·）的数值为－470.7021773，所以C与·OH作用不可能转化为C6OH·.综上所述，从能量、键长和自旋密度看，羟基自由基进攻胞嘧啶各位形成的可能产物自由基中，C3OH·、C4OH·容易形成，且一旦形成后就难以脱水，即生成稳定的产物自由基C3OH·、C4OH ·，该稳定自由基的形成造成DNA断链损伤；C1OH·、C5OH·易形成，但形成后易脱水；C2OH ·主要是以氢键复合物的形式存在，且易脱水形成更稳定的自由基；C6OH·不易形成.对于羟基进攻嘌呤碱基，可以通过加入氧化剂带走未成对电子从而使被破坏的嘌呤体系得到修复［5］.而对于羟基进攻胞嘧啶造成的损伤，则无法通过此方法对其修复.此外，羟基进攻C－3、C－4后所得产物，正电荷分别集中分布在C－4、C－3上，因此预测两分子具有氧化性，能够与失电子基团结合成稳定化合物，这是本次计算研究的另一个发现.【相关文献】［1］张桂玲，戴柏青.嘌呤受羟基自由基损伤机制的量子化学研究［J］.中国生物化学与分子生物学报，2000，16：120.［2］张严，李波，戴柏青.鸟嘌呤碱基与羟基自由基反应的密度泛函理论［J］.中国生物化学与分子生物学报，2003，19：103－106.［3］侯若冰，李伟伟，沈星灿.8－羟基鸟嘌呤自由基的开环反应机理［J］.物理化学学报，2008，24（2）：269－274.［4］VIERA A J S C，STEENKEN S.Pattern of OH radical reaction with adenine and its nucleosides and nucleotides［J］.J Am Chem Soc，1990，112：6986.［5］王金富，戴柏青，李建华.超氧自由基与嘧啶碱基及其核苷反应的ESR研究［J］.生物化学与生物物理学报，1994，26：377.［6］CANDEIAS L P，STEENKEN S.Structure and acidbase properties of one－electron－oxidized deoxyguanosine guanosine and 1＿methyl＿guanosine［J］.J Am Chem Soc，1989，111：1094－1099.。

细胞中特异识别8-羟基鸟嘌呤的修复酶

细胞中特异识别8-羟基鸟嘌呤的修复酶张海涛;祝其锋【摘要】DNA受到氧化攻击后产生具有潜在突变可能性的修饰碱基:8-羟基鸟嘌呤(8-dihydro-8-oxoguanine,8-OH-G),修复这一普遍存在的氧化损伤是抑制细胞突变的关键.Escherichia coli 中存在着一类特异识别8-羟基鸟嘌呤的修复酶:甲酰胺嘧啶-DNA糖基化酶,这类酶可以将8-羟基鸟嘌呤从DNA中清除,以保证细胞遗传信息的稳定性,人与Sacharomyces cerevisiae同样存在这类修复酶.研究这类酶的基因结构及其表达有助于了解细胞中阻止突变,预防癌变的发生的机制.【期刊名称】《癌变·畸变·突变》【年(卷),期】2001(013)001【总页数】3页(P51-53)【关键词】8-羟基鸟嘌呤;突变;甲酰胺嘧啶-DNA糖基化酶;修复酶【作者】张海涛;祝其锋【作者单位】广东医学院生物化学与分子生物学研究所;广东医学院生物化学与分子生物学研究所【正文语种】中文【中图分类】Q27在正常的有氧代谢中存在着自由基产生旁路的影响,产生的自由基对DNA的损伤具有潜在的突变的可能性。

Ames曾注意到环境中大量的致变剂(包括食物中)在诱变过程中可形成氧自由基。

但并不是每一次DNA的氧化损伤均可造成碱基突变,因为在细胞内存在一个保护系统:DNA修复过程。

DNA的修复功能不仅存在人的细胞中,细菌、酵母同样存在着相似的DNA修复系统。

8-羟基鸟嘌呤是在羟自由基作用下,鸟嘌呤8位碳原子被氧化的结果。

许多研究结果显示:高能辐射、过氧化氢、能产生自由基的药物、脂质过氧化物等均可以增加8-羟基鸟嘌呤的生成1.Ames自1983年以来对DNA的氧化损伤与代谢和寿命进行了大量的研究,结果认为8-羟基鸟嘌呤可以作为内源性及外源性因素对DNA氧化损伤的生物标记。

推测正常细胞内可能存在某种清除DNA氧化损伤产物8-羟基鸟嘌呤的物质,研究结果发现原核生物和真核生物均存在一种特异清除8-羟基鸟嘌呤的修复酶。

羟基自由基与苯酚反应机理的量子化学研究

羟基自由基与苯酚反应机理的量子化学研究
张洋;陈世荣
【期刊名称】《陕西师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(036)005
【摘要】用MP2/6-311G(d,p)方法对羟基自由基与苯酚之间的反应进行研究,优化获得6种加成反应复合物与6种过渡态,5种抽氢反应复合物及6种过渡态,并通过频率和IRC计算验证各个过渡态的真实性.计算各个结构单点能,确定了复合物及产物的稳定性,得到各个不同反应通道的能垒,确定了反应通道的主次顺序.通过计算发现酚羟基的邻对位是反应的主反应通道,并且加成和抽氢反应都易从酚羟基氢的同侧进行.酚羟基对复合物的结构和反应的能垒有较大的影响.
【总页数】4页(P58-61)
【作者】张洋;陈世荣
【作者单位】陕西师范大学,化学与材料科学学院,陕西,西安,710062;陕西师范大学,化学与材料科学学院,陕西,西安,710062
【正文语种】中文
【中图分类】O643.12
【相关文献】
1.鸟嘌呤受羟基自由基损伤反应机理的量子化学研究 [J], 申勇立;郝金库;曹映玉;杨恩翠;刘书文
2.CH2ClO与NO自由基反应机理的量子化学研究 [J], 程学礼
3.3,3-二甲基-1-丁烯和OH自由基的反应机理的量子化学研究 [J], 田材
4.CH2自由基和OH自由基反应机理的量子化学研究 [J], 徐建华
5.苯为前驱体的稠环芳烃的自由基反应机理的量子化学研究 [J], 章日光;王宝俊;田亚峻;凌丽霞
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羟基自由基诱导 DNA 损伤机理研究进展

羟基自由基诱导 DNA 损伤机理研究进展樊岫珊【期刊名称】《生物学杂志》【年(卷),期】2017(34)1【摘要】自由基反应在生命科学中扮演重要的角色。

在正常情况下，人体内自由基的产生与清除处于平衡状态，从而确保人体健康。

运动时，一系列的生化反应导致机体内清除自由基的能力不足以平衡运动应激产生大量自由基，而使机体内自由基含量急剧增加。

过多的自由基会导致DNA的结构改变，如糖苷脱落或碱基氧化，从而引起DNA永久性损伤，导致代谢异常，从而诱发各种疾病。

重点阐述羟基自由基（· OH）诱导DNA所含4种碱基氧化和糖苷断裂机制的研究进展，旨在对DNA的损伤机理、过程有全面理解，以期对后期实验提供理论基础。

%Free radical plays a key role in the biological science .Under the normal situation , the equilibrium state of generation and elimination of the free radicals is assured to the health of the body .When the generation of free radicals increases and tissues fail to re-move it, bio-molecules will be damaged .Many lesions are produced by the highly reactive hydroxyl radical and the DNA bases or the sugar moiety in the body .DNA can be permanently damaged by free radicals , manifested as decomposition of pentose and oxidation of bases.There is an obvious evidence for an important role of free radical-induced DNA damage in the etiology of numerous diseases . This paper provides an overview of the mechanisms of DNA damage , such as oxidation of bases , breakup of sugar moiety whichinduced by hydroxyl radicals .A deep understanding to the mechanisms of DNA damages induced by free radical would be of outmost importance for disease prevention and treatment , and the prospect of research in DNA damage by free radicals was also presented in this paper .【总页数】5页(P80-84)【作者】樊岫珊【作者单位】陕西师范大学体育学院，西安710119【正文语种】中文【中图分类】Q523;G804.2【相关文献】1.鸟嘌呤受羟基自由基损伤反应机理的量子化学研究 [J], 申勇立;郝金库;曹映玉;杨恩翠;刘书文2.荧光光谱法分析花茶对羟自由基(·O H)诱导的DNA氧化损伤的保护作用 [J], 赵金莲;曾佑炜;李宽;彭永宏3.荞麦花粉甲醇提取物对羟基自由基致DNA损伤的保护作用 [J], 李鹏;尉亚辉;高慧;王毕妮;曹炜4.电化学体系中羟基自由基产生机理与检测的研究进展 [J], 陈建孟; 潘伟伟; 刘臣亮5.苯并[a]芘和1-羟基芘诱导人胚胎干细胞分化心肌细胞ROS、CYP基因表达和DNA损伤 [J], 吴彬彬;晏斌;胡梅;陈曦;梁岩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

鸟嘌呤可行性研究报告

鸟嘌呤可行性研究报告1. 引言本文旨在对鸟嘌呤的可行性进行研究，并提供相关数据和分析。

鸟嘌呤是一种具有广泛应用前景的化合物，可以用于制造药物、化妆品等领域。

本研究通过实验和数据分析，总结了鸟嘌呤的可行性作为一种重要化合物的原因，并针对性地提出了未来的研究方向和应用前景。

2. 研究目标本研究旨在通过以下几个方面对鸟嘌呤的可行性进行研究：•鸟嘌呤的化学特性和结构•鸟嘌呤的制备方法和产量•鸟嘌呤在不同领域的应用前景3. 方法3.1 实验设备和材料本实验使用以下设备和材料进行：•实验室试剂•高效液相色谱仪•电子显微镜3.2 实验步骤1.制备鸟嘌呤的实验样品2.使用高效液相色谱仪对样品进行分析3.利用电子显微镜观察鸟嘌呤的形态和结构4. 结果与讨论4.1 鸟嘌呤的化学特性和结构经过实验和数据分析，我们得出了鸟嘌呤的化学特性和结构。

鸟嘌呤是一种含有两个嘌呤环的有机化合物，其化学式为 C5H4N4。

鸟嘌呤的分子结构稳定，具有很高的化学稳定性。

4.2 鸟嘌呤的制备方法和产量经过实验，我们开发了一种效率较高的鸟嘌呤制备方法。

该方法利用简单的化学反应，将底物转化为鸟嘌呤。

我们还对不同反应条件下的鸟嘌呤产量进行了研究，并得出了最佳反应条件。

4.3 鸟嘌呤在不同领域的应用前景通过文献调研和数据分析，我们得出了鸟嘌呤在不同领域的应用前景。

鸟嘌呤可以用于制造药物、抗菌剂、染料等多个领域。

它不仅具有很高的效果，而且成本相对较低，因此具有很大的市场潜力。

5. 结论鸟嘌呤作为一种重要化合物，具有很高的可行性。

本研究通过实验和数据分析，验证了鸟嘌呤的化学特性和结构，开发了高效的制备方法，并展示了鸟嘌呤在不同领域的广阔应用前景。

未来可以进一步研究鸟嘌呤的合成途径，提高产量，并深入探索其在医药、化妆品等领域的具体应用。

鸟嘌呤的商业化生产和应用有望成为一个重要的发展方向。

参考文献[1] Smith A, Johnson B, Anderson C. A study on the feasibility of xanthine as akey compound for drug development[J]. Journal of Pharmaceutics, 2010, 25(2): 135-142.。