WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаРізне → Обґрунтування психофізіологічних критеріїв професійного відбору лікарів до служби в збройних силах (автореферат) - Реферат

Обґрунтування психофізіологічних критеріїв професійного відбору лікарів до служби в збройних силах (автореферат) - Реферат

В програмі HyperChem нами було побудовано та оптимізовано геометрію двох J-агрегатів різної структури ("вертикальної" та "горизонтальної"), утворених в малій борозенці poly(dA)-poly(dT) з шести молекул Cyan iPr згідно з висловленим вище припущенням (рис. 17). Наведені гіпотетичні структури відрізняються одна від іншої кутом, який утворює довга вісь окремої молекули барвника в агрегаті з віссю спіралі. Для "вертикальної" та "горизонтальної" моделей цей кут становить 37o та 70o відповідно. Разом з тим, для обох моделей на один оберт спіралі припадає близько шести молекул барвника.

Рис. 17. Варіанти геометричної будови (А – "горизонтальний", Б – "вертикальний") J-агрегатів Cyan iPr (чорний колір), утворених в малій борозенці poly(dA)-poly(dT) (сірий колір) згідно з припущенням про їх структуру. Агрегати побудовано з шести молекул Cyan iPr, їх геометрію оптимізовано за допомогою методу молекулярної механіки AMBER та напівемпіричного методу PM3 пакету програм HyperChem.

Щоб оцінити розмір делокалізації збудження в J-агрегатах барвника Cyan βiPr, виміряно час життя збудженого електронного синглетного стану (час затухання флюоресценції) J-агрегату, а також зв'язаного з полінуклеотидом мономера Cyan βiPr. Обчислення показали, що час затухання становить для зв'язаного з полінуклеотидом мономера m = 0.8 нс, а для агрегату J = 0.15 нс. Відомо, що число молекул барвника в агрегаті, на яких делокалізоване збудження (N), можна оцінити з відношення радіаційних часів життя флюоресценції мономера (mrad) та J-агрегату (Jrad) [7]:

.

Нами визначено, що величини квантового виходу флюоресценції мономера та агрегату Cyan βiPr є одного порядку, тому для оцінки розміру делокалізації можна вважати, як це зазвичай роблять, що відношення радіаційних часів життя дорівнює відношенню часів затухання флюоресценції. Знаходимо розмір делокалізації N  7.

Для порівняння з отриманим вище результатом нами було також зроблено оцінку розміру делокалізації збудження N з відношення напівширин спектральних смуг агрегату та мономера. Відомо, що [8]:

де 0.5m та 0.5J – напівширини (ширини смуги для інтенсивності, удвічі меншої за максимальну) смуг поглинання агрегату та мономера відповідно (оскільки смугу J2 нелегко виділити, можна знайти 0.5J як напівширину дзеркально симетричного до J2 спектра флюоресценції J-агрегату). Значення напівширин для мономерів та агрегатів Cyan βiPr становлять відповідно 0.5m = 1260 см-1 та 0.5J = 470 см-1. Обчисливши розмір делокалізації, отримуємо N  11.

Таким чином, різні методи оцінки розміру делокалізації збудження в J-агрегаті (за напівширинами смуг поглинання та за часом життя флюоресценції) показали результати одного порядку. Отже, для досліджених концентрацій барвника та полінуклеотиду розмір делокалізації становить близько N  7-11. Такий результат відповідає нашим уявленням про геометричну будову J-агрегату та структуру його електронних рівнів. Так, згідно з наведеною вище моделлю, агрегат має спіральну структуру, причому на один оберт спіралі припадає близько шести молекул барвника. Таким чином, якщо розмір делокалізації становить щонайменше сім молекул, то електронне збудження агрегату охоплює принаймні один цілий оберт спіралі. З іншого боку, саме зі спіральною структурою агрегату, на нашу думку, пов'язане давидівське розщеплення в спектрі поглинання агрегату. Отже, розмір делокалізації збудження, більший за оберт спіралі, відповідає розщепленому спектру поглинання барвника (а також іншим результатам, зокрема результатам поляризаційних досліджень). Проте слід зауважити, що, оскільки зі збільшенням розміру агрегату спостерігається довгохвильовий зсув смуги J2, то розмір делокалізації збудження залежить від геометричного розміру агрегату.

ВИСНОВКИ

Методами спектрофотометрії та флюорометрії вперше досліджено процеси утворення агрегатів низки ціанінових барвників у водному розчині та в присутності ДНК. Зроблено висновки про просторову будову агергатів, структуру їх електронних рівнів та процеси переходу між ними.

Доведено, що довгохвильова флюоресценція ціанінових барвників TO, Cyan 13 та Cyan 40 у водних розчинах зумовлена їхніми H-агрегатами. Висловлено припущення про те, що завеликий як для ціанінових барвників Стоксів зсув для H-агрегатів пов'язаний з процесами перебудови агрегатів в збудженому електронному стані.

Встановлено, що на ДНК барвники TO, Cyan 13 та Cyan 40 утворюють агрегати H-типу. Вони утворюються через взаємодію незв'язаних молекул барвника зі зв'язаними з ДНК у вигляді мономера.

Виявлено, що триметинціаніновий барвник Cyan βiPr селективно утворює в борозенці AT-ділянок ДНК J-агрегати, у спектрах електронного поглинання яких проявляється давидівське розщеплення енергетичних рівнів. Показано, що спектральні прояви цих J-агрегатів узгоджуються з моделлю Каша для енергетичних рівнів агрегатів спіральної форми.

Результати досліджень можуть бути використані та вже застосовуються для розробки новітніх методів детекції ДНК флюоресцентними зондами, зокрема при встановленні оптимальних концентрацій зондів, а також для специфічної детекції ділянок ДНК, збагачених на АТ-пари.

ПОДЯКА

Автор висловлює щиру подяку кандидату хімічних наук Ярмолюку С.М. (Інститут молекулярної біології і генетики НАН України) за люб'язно надані барвники та цінні консультації з хімічних і біологічних аспектів роботи.

Перелік цитованої літератури

Ohulchanskyy T.Y., Pudavar H.E., Yarmoluk S.M., Yashchuk V.M., Bergey E.J, Prasad P.N. A monomethine cyanine dye Cyan 40 for two-photon excited fluorescence detection of nucleic acids and their visualization in live cells // Photochemistry and Photobiology. – 2003. – Vol.77, №2. – P.138-145.

Nygren J., Svanvik N., Kubista M. The Interactions Between the Fluorescent Dye Thiazole Orange and DNA // Biopolymers. – 1998. – Vol.46. – P.39-51.

Herz A.H. Dye-Dye Interactions of Cyanines in Solution and at AgBr Surfaces // Photographic Science and Engeneering. – 1974. – Vol.18, №3. – P.323-335.

Поуп М., Свенберг Ч. Электронные процессы в органических кристаллах. – М.: Мир, 1985. – Т.1. – 543 с.

Kumar C.V., Turner R.S., Asuncion E.H. Groove binding of a styrylcyanine dye to the DNA double helix: the salt effect // Journal of Photochemistry and Photobiology A. – 1993. – Vol.74. – P. 231-238.

Kasha M. Energy transfer mechanisms and the molecular exciton model for molecular aggregates // Radiation Research. – 1963. – Vol.20. – P.55-71.

Малышев В.А. Длина локализации одномерного экситона и температурная зависимость излучательного времени жизни замороженных растворов красителей с J-агрегатами // Оптика и cпектроскопия. – 1991. – Т.71, №6. – С.873-875.

Bakalis L.D., Knoester J. Linear absorption as a tool to measure the exciton delocalization length in molecular assemblies // Journal of Luminescence. – 2000. –Vol.87-89. – P.66-70.

Перелік наукових праць, опублікованих за темою дисертації

Ogul'chansky T.Yu., Yashchuk V.M., Losytskyy M.Yu., Kocheshev I.O., Yarmoluk S.M. Interaction of cyanine dyes with nucleic acids. XVII. Towards an aggregation of cyanine dyes in solutions as a factor facilitating nucleic acid detection // Spectrochimica Acta Part A. – 2000. – Vol.56, №4. – P.805-814.

Огульчанський Т.Ю., Ящук В.М., Ярмолюк С.М., Лосицький М.Ю. Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 14. Спектральні особливості деяких монометинових бензотіазолових ціанінових барвників та їхньої взаємодії з ДНК // Біополімери і клітина. – 2000. – Т.16, №5. – С.345-355.

Лукашов С.С., Лосицький М.Ю., Сломінський Ю.Л., Ярмолюк С.М. Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 7. Карбоціанінові барвники, заміщені в поліметиновому ланцюзі, як можливі зонди для флюоресцентної детекції нуклеїнових кислот // Біополімери і клітина. – 2001. – Т.17, №2. – С.169-177.

Ogul'chansky T.Yu., Losytskyy M.Yu., Kovalska V.B., Yashchuk V.M., Yarmoluk S.M. Interactions of cyanine dyes with nucleic acids. XXIV. Aggregation of monomethine cyanine dyes in presence of DNA and its manifestation in absorption and fluorescence spectra // Spectrochimica Acta Part A. – 2001. – Vol.57, №7. – P.1525-1532.

Loading...

 
 

Цікаве