CAJ | 학술논문

20世纪60代出现了微秒级脉冲辐解技术,开始了快速反应动力学的研究.其重要发现之一是溶剂化电子,它证实了人们早先的推测,并极大地促进了化学反应机理研究.随着加速器与电子学技术的发展,随后出现了纳秒、皮秒与飞秒级脉冲辐解装置.虽然纳秒时间分辨仍然是研究凝聚态化学反应机理的有效的手段,但在观察更快的化学反应和过程时,如超激发态、分子分裂和分子内电荷传递等过程,必须借助更快的时间分辨研究.我所于1990年建立了我国第一个纳秒级电子脉冲辐解装置,基于加速器技术与动态化学研究的良好基础,我所正在研制皮秒脉冲电子束装置,以将我国的脉冲辐解时间分辨研究推进到皮秒级水平,推动我国在自由基生物学、环境科学、高分子材料科学等领域的相关研究.生物体在呼吸和代谢过程都会产生活性氧自由基(ROS),同时电离辐射、紫外线及致癌物质等也会通过直接或间接作用产生活性氧自由基.体内一定浓度的自由基是机体进行正常生命活动的必要条件之一.但过多的自由基,会攻击生物膜的不饱和脂肪酸,引起膜脂质过氧化反应;或攻击蛋白质引起其结构与构象的改变,造成肽链断裂、聚合与交联;或攻击DNA,造成其永久性损伤.这些生物大分子结构与功能的改变,导致细胞功能的紊乱,导致细胞的衰老、畸变及死亡,是心脑血管疾病及癌症的祸首.随着人体年龄的增加,体内修复酶的活性不断下降,细胞中DNA氧化性损伤增多,受损伤的DNA不断积累,使人体患癌症的可能迅速上升(研究表明,癌症的发病率与年龄的4次方成正比).天然抗氧化剂是一类单电子氧化还原电位很低的活性物质,可清除活性氧自由基,又可通过电荷转移反应修复被氧化的DNA碱基及脂质过氧自由基等,因而是防止活性氧自由基对生物体损伤的有力措施.以往的研究表明,茶多酚、维生素C等天然抗氧化剂对心脑血管疾病等具有预防和保护作用.我们利用纳秒级脉冲辐解装置对抗氧化剂进行了研究:(1)研究抗氧化剂与各种氧化性自由基[1,2].(2)研究抗氧化剂对受损伤的DNA及其碱基的修复过程[3].揭示了抗氧化剂不仅可以通过竞争反应清除体内有害自由基,而且可以对已受损伤的生物分子进行快速修复,减轻有害自由基对生物体的损伤.(3)研究抗氧化剂对受损伤的蛋白质及其氨基酸自由基的修复过程.这些研究为更好地了解和解释抗氧化剂在生物体内的作用机理提供了理论基础,也为开展其皮秒级脉冲辐解研究奠定了基础. 20世紀60代齣現瞭微秒級脈遲輻解技術,開始瞭快速反應動力學的研究.其重要髮現之一是溶劑化電子,它證實瞭人們早先的推測,併極大地促進瞭化學反應機理研究.隨著加速器與電子學技術的髮展,隨後齣現瞭納秒、皮秒與飛秒級脈遲輻解裝置.雖然納秒時間分辨仍然是研究凝聚態化學反應機理的有效的手段,但在觀察更快的化學反應和過程時,如超激髮態、分子分裂和分子內電荷傳遞等過程,必鬚藉助更快的時間分辨研究.我所于1990年建立瞭我國第一箇納秒級電子脈遲輻解裝置,基于加速器技術與動態化學研究的良好基礎,我所正在研製皮秒脈遲電子束裝置,以將我國的脈遲輻解時間分辨研究推進到皮秒級水平,推動我國在自由基生物學、環境科學、高分子材料科學等領域的相關研究.生物體在呼吸和代謝過程都會產生活性氧自由基(ROS),同時電離輻射、紫外線及緻癌物質等也會通過直接或間接作用產生活性氧自由基.體內一定濃度的自由基是機體進行正常生命活動的必要條件之一.但過多的自由基,會攻擊生物膜的不飽和脂肪痠,引起膜脂質過氧化反應;或攻擊蛋白質引起其結構與構象的改變,造成肽鏈斷裂、聚閤與交聯;或攻擊DNA,造成其永久性損傷.這些生物大分子結構與功能的改變,導緻細胞功能的紊亂,導緻細胞的衰老、畸變及死亡,是心腦血管疾病及癌癥的禍首.隨著人體年齡的增加,體內脩複酶的活性不斷下降,細胞中DNA氧化性損傷增多,受損傷的DNA不斷積纍,使人體患癌癥的可能迅速上升(研究錶明,癌癥的髮病率與年齡的4次方成正比).天然抗氧化劑是一類單電子氧化還原電位很低的活性物質,可清除活性氧自由基,又可通過電荷轉移反應脩複被氧化的DNA堿基及脂質過氧自由基等,因而是防止活性氧自由基對生物體損傷的有力措施.以往的研究錶明,茶多酚、維生素C等天然抗氧化劑對心腦血管疾病等具有預防和保護作用.我們利用納秒級脈遲輻解裝置對抗氧化劑進行瞭研究:(1)研究抗氧化劑與各種氧化性自由基[1,2].(2)研究抗氧化劑對受損傷的DNA及其堿基的脩複過程[3].揭示瞭抗氧化劑不僅可以通過競爭反應清除體內有害自由基,而且可以對已受損傷的生物分子進行快速脩複,減輕有害自由基對生物體的損傷.(3)研究抗氧化劑對受損傷的蛋白質及其氨基痠自由基的脩複過程.這些研究為更好地瞭解和解釋抗氧化劑在生物體內的作用機理提供瞭理論基礎,也為開展其皮秒級脈遲輻解研究奠定瞭基礎.
20세기60대출현료미초급맥충복해기술,개시료쾌속반응동역학적연구.기중요발현지일시용제화전자,타증실료인문조선적추측,병겁대지촉진료화학반응궤리연구.수착가속기여전자학기술적발전,수후출현료납초、피초여비초급맥충복해장치.수연납초시간분변잉연시연구응취태화학반응궤리적유효적수단,단재관찰경쾌적화학반응화과정시,여초격발태、분자분렬화분자내전하전체등과정,필수차조경쾌적시간분변연구.아소우1990년건립료아국제일개납초급전자맥충복해장치,기우가속기기술여동태화학연구적량호기출,아소정재연제피초맥충전자속장치,이장아국적맥충복해시간분변연구추진도피초급수평,추동아국재자유기생물학、배경과학、고분자재료과학등영역적상관연구.생물체재호흡화대사과정도회산생활성양자유기(ROS),동시전리복사、자외선급치암물질등야회통과직접혹간접작용산생활성양자유기.체내일정농도적자유기시궤체진행정상생명활동적필요조건지일.단과다적자유기,회공격생물막적불포화지방산,인기막지질과양화반응;혹공격단백질인기기결구여구상적개변,조성태련단렬、취합여교련;혹공격DNA,조성기영구성손상.저사생물대분자결구여공능적개변,도치세포공능적문란,도치세포적쇠로、기변급사망,시심뇌혈관질병급암증적화수.수착인체년령적증가,체내수복매적활성불단하강,세포중DNA양화성손상증다,수손상적DNA불단적루,사인체환암증적가능신속상승(연구표명,암증적발병솔여년령적4차방성정비).천연항양화제시일류단전자양화환원전위흔저적활성물질,가청제활성양자유기,우가통과전하전이반응수복피양화적DNA감기급지질과양자유기등,인이시방지활성양자유기대생물체손상적유력조시.이왕적연구표명,다다분、유생소C등천연항양화제대심뇌혈관질병등구유예방화보호작용.아문이용납초급맥충복해장치대항양화제진행료연구:(1)연구항양화제여각충양화성자유기[1,2].(2)연구항양화제대수손상적DNA급기감기적수복과정[3].게시료항양화제불부가이통과경쟁반응청제체내유해자유기,이차가이대이수손상적생물분자진행쾌속수복,감경유해자유기대생물체적손상.(3)연구항양화제대수손상적단백질급기안기산자유기적수복과정.저사연구위경호지료해화해석항양화제재생물체내적작용궤리제공료이론기출,야위개전기피초급맥충복해연구전정료기출.