РАЗДЕЛ 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для определения структурных и энергетических параметров комплексов нуклеиновых
кислот с производными актиноцина, а также состояния гидратного окружения
комплексов использовались следующие методы ИК-спектроскопия, пьезогравиметрия и
дифференциальная сканирующая микрокалориметрия.
2.1. ИК спектроскопический метод изучения структуры и гидратации нуклеиновых
кислот и производных актиноцина во влажных пленках
Среди разнообразных физических методов изучения межмолекулярных взаимодействий
при образовании комплексов НК с малыми лигандами важное место занимает
ИК спектроскопия, поскольку в таких взаимодействиях принимает участие большое
количество полярных групп. Кроме того, ИК спектр чувствителен к изменениям
конформации НК, что позволяет использовать этот метод для исследования влияния
гидратации и комплексообразования с биологически активными веществами на
структурное состояния НК.
Колебательная спектроскопия изучает такое взаимодействие образца с
электромагнитным излучением, при котором происходит возбуждение колебательных и
вращательных переходов, сопровождающееся изменением длин связей и валентных
углов. Для того, чтобы молекула поглощала энергию ИК излучения, при колебаниях
должен изменяться ее дипольный момент, поэтому не всякое колебание проявляется
в ИК спектре. Основными параметрами полосы поглощения являются частота в
максимуме поглощения, интенсивность и полуширина.
В ИК спектроскопии обычно пользуются частотой, выраженной в обратных
сантиметрах (см-1). В случае двухатомной молекулы, имеющей одно нормальное
колебание, в приближении гармонического осциллятора частоту можно определить по
формуле:
n = ,
(2.1)
где F - силовая постоянная;
m - приведенная масса:
m = ,
(2.2)
где m1 и m2 - массы колеблющихся атомов.
Для многоатомной молекулы отношение в уравнении (2.1) является сложной функцией
масс, координат атомов и силовых постоянных для всех химических связей.
Количество нормальных колебаний n зависит от числа атомов N и для нелинейной
молекулы n = 3N – 6. В экспериментальном спектре количество полос увеличивается
за счет фактор-группового расщепления и межмолекулярного взаимодействия
молекулы с окружением [102]. Поэтому инфракрасные спектры и спектры
комбинационного рассеяния нуклеотидов, полинуклеотидов и ДНК довольно сложны. В
работе [103] проведены теоретические расчеты отдельных компонентов нуклеиновых
кислот и выполнены отнесения для их полос поглощения. Наиболее надежный расчет
и отнесение полос поглощения сахарофосфатного остова ДНК в А- и В- формах
выполнен в работе [104]. В таблице 2.1 приведены частоты и отнесения основных
полос поглощения в ИК спектрах недейтерированной и дейтерированной форм ДНК,
основанные на теоретических расчетах с использованием данных по
характеристичности колебаний отдельных групп атомов. Для тестирования А- и В-
форм ДНК использовались маркерные полосы поглощения, частота которых зависит от
структурного состояния ДНК [105]. В таблице 2.1 частоты таких полос выделены
курсивом.
Таблица 2.1
Отнесения полос в ИК спектрах
недейтерированной и дейтерированной ДНК [105]
Частота, см-1
Отнесение
Недейтерированнная форма
А-ДНК
В-ДНК
968
971
колебание дезоксирибозы
1056
1055
валентное колебание С-О-групп дезоксирибозы
1091
1089
симметричное колебание - групп
1140
колебание С-О и С-С - групп дезоксирибозы
1228-1230
1223-1225
антисимметричное колебание -групп
1275-1277
1281
колебание N-Н - групп тимина
1705-1709
1715
внутриплоскостное валентное колебание С=О и С=N - групп азотистых оснований
Дейтерированная форма
1693
колебание С2=О2 тимина
1672
1662
колебания С4=О4 тимина, С5-С6=О6 гуанина, С2=О2 цитозина
1643
1627
внутриплоскостные колебания аденина, тимина и цитозина
1578
1572
внутриплоскостные колебания аденина и гуанина
1530
внутриплоскостные колебания гуанина и цитозина
1502
внутриплоскостные колебания с участием атома N цитозина
1485
внутриплоскостные колебания с участием атома N аденина и тимина
Хуже обстоит дело с отнесением частот полос поглощения производных актиноцина.
Имеется единственная работа Муссо и Матиес, в которой на основе
характеристичности колебаний выполнено отнесение для аналогов этих веществ
(производных феноксазона) в недейтерированном состоянии в узкой спектральной
области 1800-1400 см-1 [106]. Эти отнесения представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2
Основные частоты колебаний в ИК спектре производных феноксазона [106]
Вещество
Частота (см-1)
Отнесение
Phenoxazon-(2)
1650
С=О
1621
С=N, С=С
1597
1577
С=С
1517
3-Amino-phenoxazon-(2)
1661
С=О
1595
С=N
1575
С=С
Важной характеристикой полосы поглощения является интенсивность, ответственная
за электронно-оптическое состояние связи. Определив ее значение, можно
вычислить величину дипольного момента связи и его производную по колебательным
координатам. В основе измерения интенсивности лежит закон
Бугера-Ламберта-Бера:
D(n) = lg() = e(n)ЧcЧl,
(2.3)
где D(n) - интенсивность при текущей частоте;
I0 и I - интенсивности падающего и прошедшего световых потоков;
e(n) - молярный коэффициент экстинкции;
с - концентрация вещества;
l - толщина поглощающего слоя.
Интегральная интенсивность В определяется как площадь под кривой поглощения:
В = 2,3
(2.4)
При исследовании межмолекулярного взаимодействия чувствительным параметром
является полуширина полосы поглощения Dn1/2, т.е. ширина полосы, измеренная на
половине величины ее оптической плотности. При увеличении степени
межмолекулярного взаимодействия происходит уширение полосы поглощения группы,
включенной в это взаимодействие. Это связано с тем, чт
- Київ+380960830922