Ви є тут

Структурні зміни в основах нуклеїнових кислот і 5-бромуридині, ініційовані повільними електронами та ультрафіолетовим випромінюванням

Автор: 
Петрушко Ірина Антоніновна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2008
Артикул:
3408U002805
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ 2
ОБ'ЄКТИ І МЕТОДИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Вступ до розділу
Дана робота є комплексним дослідженням, в якому вивчаються біофізичні механізми впливу низькоенергетичних випромінювань різної природи на важливі біомолекули - компоненти нуклеїнових кислот. Проведений аналіз фізичних процесів і структурних змін, ініційованих в біомолекулах повільними електронами (0-100 еВ) та ультрафіолетовим (УФ) випромінюванням (3,56 еВ).
Особливістю роботи є дослідження молекул в ізольованому (газоподібному) стані і в конденсованому стані (плівки, біотканини). Такий підхід дає змогу співставити дані, виділити первинні фізичні процеси і глибше зрозуміти роль міжмолекулярних взаємодій.
В роботі використані сучасні методи дослідження: мас-спектрометрія позитивних і негативних іонів; абсорбційна інфрачервона спектроскопія; теоретичні (квантовохімічні) розрахунки за допомогою напівемпіричного методу АМ1.
Дослідження проводились на експериментальних установках кафедри твердотільної електроніки і Проблемної науково-дослідної лабораторії фізичної електроніки УжНУ, а також в Інституті фізичної та теоретичної хімії Берлінського Вільного Університету (грант DAAD).

2.2. Об'єкти досліджень
Об'єктами експериментальних досліджень були молекули компонентів нуклеїнових кислот в газовому та конденсованому станах, а саме: азотисті основи цитозин, урацил та гуанін, а також нуклеозид 5-бромуридин. Структурні формули молекул, що досліджувались, зображено на рис. 2.1. В таблиці 2.1 приведено довідкові дані про фізико-хімічні параметри молекул.
Вихідні препарати досліджуваних молекул - це комерційні препарати фірм Reanal (Угорщина) та Aldrich.ltd (Німеччина). Кожен із препаратів
а) б)
в) г)
Рис. 2.1. Структурні формули молекул - об'єктів дослідження: а) цитозин; б) урацил; в) гуанін; г) 5-бромуридин.
Таблиця 2.1. Фізико-хімічні параметри досліджуваних молекул [36, 55, 77, 78].
Назва молекулиХімічна формулаМолек. вага, а.о.м.Температура сублімації,
T, KТемпература декомпозиції,
Т, КПотенціал іонізації, еВ ЦитозинС4H5N3O111,10428?488
~593
9,0±0,1УрацилС4H4N2O2112,09398?485--9,4±0,1ГуанінС5H5N5O151,13523?573
~633
8,0±0,25-бромуридинС9H11 BrN2O6323,10~ 373
~480
--
виглядав як біла порошкоподібна речовина. Хімічна чистота зразків становила 99,9 %. Відповідно до правил, визначених виробником, препарати зберігались в упаковці фірми-виробника в холодильнику.

2.2.1. Отримання молекул у газоподібному стані
Для газоподібного стану речовини, як відомо, характерною є відсутність дальнього і ближнього порядку, а також практична відсутність взаємодії між молекулами. В таких умовах молекули є вільними і створюється можливість для їх прямого вивчення без впливу міжмолекулярної взаємодії.
Для отримання молекулярного пучка використано випаровувач - комірку Кнудсена. В даному випадку враховано експериментальні здобутки попередників [36, 55], які в своїх роботах доповідають про успішне застосування термічного випаровування у вакуумі для отримання газового стану молекул нуклеотидних основ, уникаючи їх декомпозиції. Температури, необхідні для здійснення випаровування у вакуумі (температури сублімації) даних сполук, приведені в табл. 2.1. Для контролю досліджувались спектри поглинання молекул в УФ області. Випаровування відбувається як ефузія із ізотермічного об'єму з малим отвором. Для забезпечення таких умов необхідно, щоб площа, з якої відбувається випаровування всередині комірки, була значно більшою порівняно з розмірами отвору. Для цієї мети підходить комірка Кнудсена. Її корпус (рис. 2.2) виготовлено з листового танталу (танталової фольги). Товщина фольги менша 0,5 мм. Зверху кріпиться спеціальна насадка з круглими отворами, виготовлена з цієї ж фольги. Саме через ці отвори і відбувається ефузія молекул. Діаметр отворів d?1мм. Для забезпечення умов ефузійного випаровування співвідношення ефективної площі отворів S1 до загальної площі комірки S0 становить приблизно 100S1 а)
б)
Рис. 2. 2. Комірка Кнудсена а) корпус ("човник"), на який зверху кріпиться) кришка з отворами б).
через керамічну шайбу безпосередньо в місцях кріплення випаровувача. Температура постійно витримувалась набагато меншою, ніж температура декомпозиції ( приблизно на 100°?70° С). За допомогою системи колімуючих діафрагм формуються молекулярні пучки.

2.2.2. Методика отримання плівок біомолекул
Поняття "біомолекули у конденсованому стані" в нашій роботі відноситься і до тонких плівок молекул нуклеотидних основ, отриманих методом квазітермічного напилення у вакуумі. Плівковий стан дає можливість спостерігати прояви міжмолекулярних взаємодій в досліджуваних молекулах.
Для отримання плівок біомолекул використано методику квазірівноважного термічного вакуумного напилення на підкладку з використанням установки ВУП-5 (рис. 2.3). Процес осадження тонких плівок проходить в умовах вакууму (р~5*10-5 Тор).
Як згадувалось вище, вихідні препарати всіх досліджуваних молекул являють собою білу порошкоподібну речовину. Для здійснення переходу цієї речовини в газоподібний стан використовується комірка Кнудсена. Система колімуючих щілин тут не потрібна, бо тоді плівка не буде мати однакову товщину. Випаровування відбувається завдяки джоулевому нагріванню. Підкладка для плівки - свіжий скол КСl, є прозорою в спектральному діапазоні 0,21?30 мкм. Зазначимо також, що саме на свіжому сколові забезпечується нормальна адгезія плівки, і вона не тріскається. Робочий тиск під ковпаком вакуумної камери підтримувався системою помп і дорівнював 5*10-5 Тор. Нагріта пара молекул досліджуваної речовини конденсувалася на підкладці, температура якої є кімнатною.
Контроль товщини плівок здійснювався за інтерференцією відбитих лазерних