Фотохимические и фотофизические процессы в комплексах полиметиновых красителей с ДНК

• Автор: Пронкин, Павел Геннадьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. ФОТОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАТИОННЫХ

ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ

1.2. ПРОЦЕССЫ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ КРАСИТЕЛЕЙ С ДНК

. ■ »

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРИМЕНЕННЫЕ В РАБОТЕ

2.2. ВЕЩЕСТВА И РАСТВОРИТЕЛИ

2.3. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

ГЛАВА III. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ С ДНК НА ФОТОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ИЗОМЕРНОЕ РАВНОВЕСИЕ ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ

3.1. СПЕКТРАЛЬНО-ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА

ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ В РАСТВОРАХ И В КОМПЛЕКСАХ С ДНК
3.2. ВЛИЯНИЕ ДНК НА ИЗОМЕРНОЕ РАВНОВЕСИЕ МЕЗО-ЗАМЕЩЕННЫХ КАРБОЦИАНИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ
3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ТРАНС-ЦИС-ПЕРЕСТРОШШ КОМПЛЕКСОВ
ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ С ДНК
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЯ ФОТОХИМИИ ТИАКАРБОЦИАНИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ В' РАСТВОРАХ И В КОМПЛЕКСАХ С БИОПОЛИМЕРАМИ
4.1. ИССЛЕДОВАНИЯ ТРИПЛЕТНОГО СОСТОЯНИЯ КОМПЛЕКСОВ ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ С БИОПОЛИМЕРАМИ
4.2. ТУШЕНИЕ ТРИПЛЕТНЫХ СОСТОЯНИИ КАРБОЦИАНИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ ТУШИТЕЛЯМИ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ
4.2.1. ТУШЕНИЕ ТРИПЛЕТНОГО СОСТОЯНИЯ КРАСИТЕЛЕЙ К1-К4 КИСЛОРОДОМ
4.2.2. ТУШЕНИЕ ТРИПЛЕТНОГО СОСТОЯНИЯ КЗ ИОДИД-ИОНОМ
4.2.3. ТУШЕНИЕ ТРИПЛЕТНОГО СОСТОЯНИЯ КАРБОЦИАНИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ СТАБИЛЬНЫМ НИТРОКСИЛЬНЫМ РАДИКАЛОМ
ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОТОИЗОМЕРИЗАЦИИ ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ
ГЛАВА VI. ИЗУЧЕНИЕ СТРОЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ КРАСИТЕЛЬ-ДНК ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
ГЛАВА VII. ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ В СИСТЕМЕ КРАСИТЕЛИ-ДНК
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Процессы комплексообразования красителей и родственных соединений с биологическими макромолекулами привлекают к себе пристальное внимание. По сравнению с гомогенными растворами в таких комплексах происходит изменение свойств основных и возбужденных состояний лигандов, определяющих их фотофизические и фотохимические свойства. Нековалентное взаимодействие красителей и родственных соединений с различными биополимерами лежит в основе целого ряда фотопроцессов, обусловленных характерным строением комплексов, которое определяется структурной спецификой биологических молекул.
Строение двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) обеспечивает особое взаимодействие ряда органических соединений и образование нековалентных комплексов, процесс характеризуется высокими
константами комплексообразования (104 — 107 л моль“1) [1]. Красители

полиметинового ряда обладают уникальными фотофизическими и фотохимическими свойствами [2 - 3], что делает эти соединения интересными с точки зрения изучения взаимодействия с ДНК.
Процессы взаимодействия полиметиновых (цианиновых) красителей с ДНК рассматривались в ряде работ, например [4 -10].
Перспективы использования полиметиновых красителей в качестве молекулярных зондов [1, 6, 7] объясняют то большое внимание, которое уделяется изучению, прежде всего, спектрально-флуоресцентных свойств цианинов в комплексах с ДНК. Пространственная фиксация молекул
полиметиновых красителей в комплексах с ДНК вызывает значительное увеличение квантового выхода флуоресценции. Так, при комплексообразовании некоторых гомо- [7] и гетеродимерных полиметиновых красителей [5] наблюдалось увеличение квантового выхода флуоресценции на несколько порядков.

десятков минут). Отсутствие данных о положении максимума полосы поглощения свободных (не связанных в агрегаты) молекул красителя в буферном растворе мешает наблюдению сдвигов полос поглощения при комплексообразовании с ДНК. Для качественного сопоставления положений полос на рис. 10 (кривая 7) приведен спектр поглощения К13 в мицеллах анионного ПАВ - додецилсульфата натрия (8Б8, = 7.5 х КГ3 моль л'1).
Максимум полосы поглощения красителя в мицеллах составляет 586 нм, т.е. в этом случае мы также можем говорить о длинноволновом сдвиге полосы поглощения красителя при связывании с ДНК.
Введение красителя К14 из спиртового раствора в раствор фосфатного буфера, содержащий '2.25 х 10'4 моль л'1 ДНК, сопровождается некоторым ростом поглощения коротковолновых агрегатов в областях ~ 570 и 620 нм (спектры поглощения не приведены). С течением времени заметного разрушения агрегатов в присутствии ДНК не происходит, однако наблюдается незначительное структурирование спектра, сопровождающееся появлением в нем различимой полосы связанного красителя (максимум поглощения ~690 нм), что, может свидетельствовать о связывании К14 с ДНК.
В присутствии мононуклеотидов - соответствующих солей аденозин-5-монофосфата и гуанозин-5-монофосфата, а также соли полиадениловой -уридиловой кислоты (Поли-АУ) - спектры поглощения карбоцианиновых красителей также претерпевают длинноволновый сдвиг максимумов полос поглощения. Это может указывать на то, что изученные красители образуют комплексы не только с двухнитьевыми молекулами ДНК, но также с мононуклеотидами и с одинарными цепочками нуклеотидов.
Таким образом, наряду с длинноволновыми сдвигами максимумов полос в спектрах, общим свойством полиметиновых красителей при комплексообразовании с ДНК является также изменение интенсивностей полос поглощения. При низких концентрациях ДНК в спектрах, как правило,