物理和化学的方法越来越多地应用到生物体系的研究中,尤其是在生物分子之间的相互作用,生命体新陈代谢过程等方面的研究。生物分子之间的相互作用是生命活动的基础,研究这些相互作用有助于了解基本的生命现象。本论文以电化学方法为主线,联合其他多种方法,系统地研究了生物分子相互作用以及药物分子对细胞代谢的影响。电化学方法作为一种传统的常规测试方法,已经被人们熟悉,但对于生物体系的研究还处于蓬勃发展的时期。电化学方法研究这个领域的主要优点有：样品无需标记而且制样简单,可以模拟生物体内的大部分反应过程,对样品破坏性小,检测速度快,灵敏度较高,可以得到反应过程中相关的热力学和动力学信息等。本文将电化学与微量热、荧光光谱联合运用,同时,利用包括紫外可见吸收光谱、透射电子显微镜和原子力显微技术等其它方法作为辅助研究手段,探讨和开发了多种生物体系模型。本论文利用电化学方法和其它多种测试方法,共同探讨了一些化学生物学方面的课题,分别从细胞和分子层面上,研究纳米材料量子点的生物效应；几种抗真菌药物的药效和药理性质；微生物修饰电极研究微生物吸附DNA的热力学特性等,并开创了用常规电化学方法来研究药物或毒物对微生物的代谢影响的新体系。本论文主要内容如下：（1）概述了现今常用的金属电极表面白组装方法、影响因素和表征手段。结合本实验室所研究的体系,在原有的传统表面吸附法的基础上,通过对实验条件的严格控制,获得了血清白蛋白修饰电极的最佳方案。有效的提高了大分子修饰金电极的成功率和重现性,在稳定性方面也有所增强。（2）利用电化学方法,研究了三种模式微生物（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色假丝酵母菌）与核酸的相互作用,微生物通过多肽固定到金电极表面,用循环伏安、交流阻抗法以及原了力显微镜对三种微生物的固定进行了表征,最后用循环伏安法研究了鲱鱼精DNA在三种微生物表面吸附热力学信息。并求出大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色假丝酵母菌吸附DNA的平衡常数分别为9.453×105,1.085×106,3.477×106L·mol-1。其结果为微生物对胞外DNA的摄取和利用等生物行为提供了理论信息。（3）利用电化学、微量热、光谱和显微技术等方法联合运用,研究了CdTe量子点对盐生盐杆菌R1和金黄色葡萄球菌的抑制作用。经过对数据的分析,我们发现微生物的存活能力和损坏程度取决于量子点的浓度和量子点的性质。此外,还计算出CdTe量子点对盐生盐杆菌R1的半抑制浓度,以及不同性质的量子点对金黄色葡萄球菌的半抑制浓度,进而评价了量子点的毒性。通过光谱、微量热以及电感耦合等离了体质谱分析（ICP-MS）,分析和探讨了CdTe量子点对盐生盐杆菌R1的毒性机理。结果表明：量子点对盐生盐杆菌R1的毒性主要是因为量子点分解而释放出镉离子造成。同时,利用电化学方法、微量热法,比较了三种不同性质量子点的毒性大小,得出了MPA修饰的量子点毒性大于NAC修饰的量子点以及粒径小的量子点毒性较大的结论。在进行比较多种方法得出的结果后,可以证明微量热方法是描述微生物生长过程、评估药效和毒性的行之有效的分析方法；电化学分析法也能够出色的辅证有关微生物的毒性检测。（4）利用电化学方法,系统的研究了粒径分别为2.3 nm、3.1 nm、3.5 nm的三种MPA-CdTe量子点与人血清白蛋白（HSA）之间的相互作用。利用循环伏安法、交流阻抗法和荧光光谱法,求得了这三种粒径量子点与HSA之间的结合常数。三种方法求出的结合常数具有一致规律,结果表明在这个粒径范围内的三种MPA-CdTe量子点与人血清白蛋白HSA之间的结合常数差异不大,但是粒径为3.1 nm的量了点较其他两种结合能力明显要强一些,可能是这个尺寸的量了点与HSA分子表面结构比较匹配,容易结合。因此,量子点的粒径大小对其与生物大分子的相互作用还是存在不能忽略的影响。另外,通过电化学实验说明量子点与HSA之间反应的控制机制属于扩散控制。（5）运用电化学方、微量热、荧光光谱分子模拟等技术手段,对两种抗真菌药物咪康唑（MIZ）和益康唑（ECZ）的药效和药理等方面,进行了较为系统的研究,评估了药物抗白色假丝酵母菌（C. albicans）的能力,获得了运载蛋白HSA结合能力等方面的相关信息。实验结果表明,MIZ和ECZ都是抗菌活性非常好的药物,MIZ对C. albicans的药效比ECZ好；ECZ-HSA的结合常数比MIZ-HSA要大,并且MIZ主要与HSA的SiteⅠ位点结合,而ECZ与HSA的SiteⅠ和SiteⅡ位点都能结合,且与SiteⅡ的结合能力更强一些。