Исследование возбужденных электронных состояний в полинуклеотидах и комплексах ДНК с красителями

• Автор: Кононов, Алексей Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 99 с.

Содержание.
Введение
Глава I. Литературный обзор
Структура полинуклеотидов в растворе
Люминесценция полимерных компонентов НК
Фотоперенос заряда в комплексах красителей с ДНК и
полинуклеотидами
Глава II. Техника эксперимента
Глава III. Люминесценция полинуклеотидов при комнатной
температуре
Люминесценция полигуаниловой кислоты
Люминесценция односпиральной формы полиадениловой кислоты
Люминесценция двуспиральной формы полиадениловой кислоты
Люминесценция агрегатов аденозин-монофосфата
Основные результаты главы
Глава IV. Процессы на временной шкале от фемтосекунд до
миллисекунд в возбужденных состояниях комплексов красителей
этидиум бромида и акридинового оранжевого с ДНК
Динамика возбужденных состояний красителей в растворе
и комплексах с ДНК
Механизм тушения люминесценции красителей в комплексе с ДНК
Основные результаты главы
Заключение
Основные результаты и выводы
Литература

Введение
Актуальность работы. Интерес к электронно-возбужденным состояниям (ЭВС) нуклеиновых кислот (НК) - одним из основных биологических молекул - и их комплексов с красителями объясняется следующим. Очевидно, что знание особенностей электронной структуры молекулы, и в частности возбужденных электронных орбиталей, - это ключ к пониманию различных химических процессов, происходящих с ее участием. Ультрафиолетовая радиация является, как известно, источником повреждений в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), являющейся основой генетического кода. Эти повреждения могут приводить к мутагенезу, канцерогенезу, гибели клеток [1]. Окисление ДНК свободными радикалами [2], ионизирующей радиацией [3] также является источником повреждений. Важной особенностью таких реакций в ДНК является способность первоначального повреждения (окисления) к миграции по цепочке оснований с последующей локализацией на наиболее легко окисляемых сайтах. В последние годы появились экспериментальные данные, указывающие на возможность эффективного переноса заряда в дуплексах ДНК на расстояние до 200 А [4]. Механизмы таких химических реакций на расстоянии (chemistry at distance [5]) и электронного транспорта в ДНК не вполне ясны. На решение этой проблемы направлены усилия многих ведущих лабораторий в мире. При этом синтетические красители, являющиеся хорошими интеркаляторами (т. е. встраивающиеся между парами азотистых оснований), широко используются для изучения фотоиндуцированного переноса заряда в ДНК. Изучение ЭВС комплексов красителей с ДНК является, таким образом, весьма актуальной задачей. Кроме того, красители могут выступать в роли сенсибилизаторов различных фотохимических реакций с участием света в видимой области спектра, и поэтому их комплексы с биомолекулами, в частности с ДНК, представляют отдельный интерес. Возможности современной лазерной техники позволяют расширить временной диапазон наблюдаемых процессов вплоть до десятков фемтосекунд и

і і Тимин

О=р-0-снг-о

Адєнин

V/ и У
і Ан Цитозин 1
У' —т

/3- ОН
•УЧУа

°-Н^о

О-Р-О-ЧЖг^Ск о- * ■

3'***}
Рис. 1. Химическая структура участка цепи ДНК.
Гуанин

Глава ІІ. Техника эксперимента.
Спектры люминесценции, возбуждения и поляризации компонентов НК были получены при помощи спектрофлуориметра "Hitachi 850" японского производства. В данном приборе установлен двойной монохроматор в канале возбуждения, управление осуществляется микропроцессором, в качестве источника света используется ксеноновая лампа мощностью 150 Вт, люминесценция
регистрируется под углом 90° к падающему пучку, осуществляется автоматическая коррекция на аппаратурную функцию (чувствительность приемника, пропускание монохроматоров, спектр лампы). Микропроцессор позволяет осуществлять разнообразные функции обработки сигнала, в том числе накопление и усреднение во времени, что уменьшает соотношение сигнал I шум в л/п раз (п - число сканирований). Спектры записывались с усреднением во времени так, что соотношение сигнал I шум было > 50. Спектральные ширины щелей были, как правило, 5 нм, за исключением поляризационных спектров, при записи которых щели были 10 нм.
Спектры поглощения записывались на том же приборе с использованием специальной приставки по однолучевой схеме. Свет, прошедший через образец, отражался нейтральным рассеивателем в канал регистрации. Предварительно записывался спектр пропускания образца с растворителем, затем на его место помещался образец с исследуемым раствором. Оба сигнала записывались в памяти прибора, осуществлялось их деление. В результате мы получаем спектр пропускания исследуемого вещества, логарифмирование которого дает спектр поглощения. Запись на одном и том же приборе спектров возбуждения и поглощения позволяет провести их корректное сравнение, не опасаясь за возможные погрешности из-за разности в градуировках, ширинах щелей и т. п.
При записи спектров поляризации флуоресценции использовались комплектующие к прибору фильтры Polacot с известными характеристиками. Применялась схема с использованием двух фильтров