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DNA是辐射损伤的关键靶分子.有关高LET射线诱导的DNA双链断裂(DSB)的机理之一,即DNA上是否存在辐射敏感性序列已逐步成为辐射生物学研究的热点.基于重离子对DNA损伤的重要性和复杂性,对DNA DSB非随机分布现象和DNA上是否存在敏感性序列,目前仍颇有争议,对其机理没有统一的解释.该论文瞄准DNA辐照敏感性这一前沿课题,从实验和理论两个方面进行研究.该研究的两个主要目的:1.实验上用重离子对体外DNA照射,验证重离子诱导的DSB非随机分布.2.理论上建立模型,揭示DNA簇损伤机理,预测DSB的分布.实验的材料与方法:采用兰州重离子加速器装置引出的7.19MeV/u <20>Ne<7+>,5.19 MeV/u <22>Ne<5+>离子辐照质粒DNA.对辐照样品,采用凝胶电泳分析DNA链断裂分布;采用红外技术分析DNA的微观损伤.理论模型:对DSB非随机分布机理提出假设:一方面与重离子在其径迹周围产生的大量低能次级电子有关;另一方面与DNA碱基的化学性质以及碱基的排列特征有关,即DNA上存在敏感性序列.建立了DNA吸附低能电子共振激发引起DNA损伤模型,探索了将量子化学从头计算用在DNA损伤机理的研究中.结果:1.电泳结果证实了DSB片断的非随机性分布,结果还发现,大剂量照射时DNA出现严重的交联,剂量越大交联产额越高,而且交联片断分布也是非随机的.2.红外分析发现DNA上关键基团的特征峰振动强度随剂量的增加而增加,剂量效应明显.3.得出了质粒DNA三种形式变化与剂量的关系.4.掌握了基于Linux系统的Trax对重离子深度剂量模拟.5.用量子化学计算了小分子的电子激发势能面以及DNA上小官能团,以及寡核苷酸的化学性质.