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荧光探针方法由于其极高的灵敏度，对环境敏感性，对样品非破坏性和提
供多方面的信息量等优点，逐渐成为研究生物分子的主要方法之一。本文应用
荧光光谱、紫外光谱和激光诱导时间分辨瞬态吸收光谱法研究生物活性分子与
荧光探针之间相互作用，阐明生物分子的光物理和光化学反应过程。本文的工
作分为以下两个部分：
第一部分，两种荧光探针二甲基异咯嗪(LC)和9-(2-羟乙基)黄素(HEF)
的紫外光谱和荧光光谱显示，它们具有很强的紫外吸收和荧光发射，可以作为
很有潜力的核酸内源性荧光探针来进行核酸及其前体的性质和结构研究。实验
表明，核酸碱基(胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶、腺嘌呤)、核苷(鸟苷、脱氧鸟
苷)以及核酸(小牛胸腺DNA、鲑鱼精DNA、酵母RNA)对LC或HEF探针的荧光
均有很强的猝灭作用，符合Stern-Volmer线性方程。所测得荧光猝灭速率常数
的数值处于扩散控制范围(109-1011 M-1S-1)，表明LC或HEF与核酸及其前体的
相互作用具有电子转移(ET)的性质。热力学的理论分析也说明了核酸及其前
体与探针LC或HEF发生电子转移反应的可行性。
应用紫外光谱和荧光光谱方法探讨了两种探针LC和HEF与核酸之间的作用
模式与机理。加入ctDNA后探针LC和HEF的紫外光谱呈现明显的减色效应，并
有等光点存在。在与溴化乙锭EB双荧光探针竞争中，LC和HEF均使EB-ctDNA
络合物的荧光强度明显减弱。加入探针LC和HEF后ctDNA的融化温度升高。随
探针LC和HEF浓度增加，ssDNA的粘度变大。LC与ctDNA结合时，LC的荧光光
谱偏振度增大等。这些特征都显示了探针LC和HEF与DNA之间的作用模式包括
探针嵌入DNA碱基对和弱的氢键作用。由紫外光谱和荧光滴定法分别测得两种
探针LC和HEF与DNA的结合常数均在105 mol-1·L数量级，说明了两种探针均与
DNA发生强的相互作用，同时也说明测量方法的可靠性。
第二部分，应用激光诱导时间分辨激光闪光光解技术，研究了探针LC和HEF
在水溶液中的瞬态吸收光谱和动力学，分析了特征吸收峰的归属。考察LC和HEF
三重态的衰减动力学，测得二者的激发三重态的固有寿命以及自猝灭速率常数，
提出了自猝灭电子转移反应机理。
系统研究了猝灭剂三苯胺、氨基酸及二肽(色氨酸Trp、色氨酸苯甲酸酯
Trp-Phe、4-甲硫氨酸MET、4-甲硫氨酸苯甲酸酯Met-Phe)、核苷(鸟苷、
脱氧鸟苷)以及核酸(小牛胸腺ctDNA、鲑鱼精ssDNA、酵母yRNA、双股寡聚核
苷酸)与LC，HEF激发态的反应过程、瞬态中间体和微观机理。通过上述猝灭
剂与3LC，3HEF的瞬态吸收光谱和猝灭反应动力学数据，阐明了猝灭反应所涉及
的主要过程为光诱导的电子转移过程。热力学的理论分析也说明了各种猝灭剂
猝灭3LC和3HEF的机理是光诱导的电子转移过程。
设计含有不同鸟嘌呤序列的寡聚核苷酸链(ON)，探讨不同序列的ON与光
敏剂3LC，3HEF发生电子转移反应的给电子能力，结果表明，随着ON中相邻鸟
嘌呤碱基数目的增多，ON的给电子能力逐渐增强。
关键词：二甲基异咯嗪(LC)；9-(2-羟乙基)黄素(HEF)；核酸；电子转移