Динаміка протиіонів Na+ в іонно-гідратному шарі молекули ДНК
Явище неспецифічного зв’язування протиіонів лужних металів із ДНК обумовлює утворення відповідного іонно-гідратного шару навколо її кістяка. Таку динаміку протиіонів ДНК можна досліджувати з допомогою характерних часів релаксації, які визначено в цій роботі в рамках феноменологічної моделі. Зв’язані...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
2009
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7374 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Динаміка протиіонів Na+ в іонно-гідратному шарі молекули ДНК / О.М. Алєксєєв, Л.А. Булавін, Д.О. Шамайко // Ukrainica Bioorganica Acta. — 2009. — Т. 7, № 1. — С. 45-49. — Бібліогр.: 20 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860267052693979136 |
|---|---|
| author | Алєксєєв, О.М. Булавін, Л.А. Шамайко, Д.О. |
| author_facet | Алєксєєв, О.М. Булавін, Л.А. Шамайко, Д.О. |
| citation_txt | Динаміка протиіонів Na+ в іонно-гідратному шарі молекули ДНК / О.М. Алєксєєв, Л.А. Булавін, Д.О. Шамайко // Ukrainica Bioorganica Acta. — 2009. — Т. 7, № 1. — С. 45-49. — Бібліогр.: 20 назв. — укp. |
| collection | DSpace DC |
| description | Явище неспецифічного зв’язування протиіонів лужних металів із ДНК обумовлює утворення відповідного іонно-гідратного шару навколо її кістяка. Таку динаміку протиіонів ДНК можна досліджувати з допомогою характерних часів релаксації, які визначено в цій роботі в рамках феноменологічної моделі. Зв’язані з молекулою ДНК протиіони характеризуються часом життя і не дають внеску в електропровідність системи. Істотний внесок у значення електропровідності дають вільні протиіони, які рухаються навколо подвійної спіралі. На основі теорії провідності електроліту отримано формулу, що поєднує час життя протиіонів з провідністю. Експериментально визначено електропровідність водних розчинів ДНК для різних концентрацій останньої (0,001-0,2 % маси) в частотному діапазоні 0,1-100 кГц. Установлено, що в розбавленому водному розчині ДНК (0,001 %) час життя протиіонів натрію в іонно-гідратному шарі молекули ДНК становить 1 мкс, а в концентрованому (0,15 %) — 1 мс.
The lifetime of DNA counterions was determined using the phenomenological model, developed in this work. The counterions bonded to DNA are characterized by the lifetime and do not make contribution to the conductivity of the system. Free counterions, moving around the double helix make the main contribution to the conductivty. Using the theory of electrolyte conductivity, the formula connecting the counterion lifetime and conductivity was obtained. The conductivity of DNA aqueous solutions was determined for different concentrations of DNA (0.001-0.2% by mass) at frequencies 0,1-100 kHz. The results show that in dilute DNA aqueous solutions (0.001 %) the lifetime is about 1 μs, and in the concentrated aqueous solutions (0.15 %) it is about 1 ms.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:01:55Z |
| format | Article |
| fulltext |
Вступ. У природних умовах молекула ДНК
перебуває в стані подвійної спіралі, у середині
якої знаходяться пари азотистих основ, а на�
зовні — цукро�фосфатний кістяк [1]. Кістяк
подвійної спіралі складається з від’ємно заря�
джених фосфатних груп (~е). Для забезпечен�
ня стабільності структури макромолекули за�
ряди фосфатних груп нейтралізуються про�
тиіонами, як правило, Na+ (рис. 1).
Тому у висушеному стані молекула ДНК є
сіллю протиіонів натрію, яка у водному роз�
чині дисоціює на аніонний поліелектроліт і
протиіони [2�3]. Протиіони разом із молекула�
ми води формують навколо ДНК іонно�гідрат�
ний шар, стабілізуючи структуру подвійної
спіралі. Протиіони визначають здатність мак�
ромолекули до таких значних конформацій�
них трансформацій, як згин, кручення, при�
відкриття пар азотистих основ, що, імовірно,
відіграють провідну роль у функціонуванні
молекули ДНК у живому організмі [4�6].
Результати останніх досліджень структури
металокомплексів НК засвідчують, що про�
тиіони натрію локалізуються переважно біля
фосфатних груп кістяка макромолекули [7].
Як показують дані малокутового розсіювання
45
Динаміка протиіонів Na+
в іонно�гідратному шарі молекули ДНК
О.М. Алєксєєв, Л.А. Булавін, Д.О. Шамайко*
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
просп. Акад. Глушкова, 2, корп. 1, Київ, 03022, Україна
Резюме. Явище неспецифічного зв’язування протиіонів лужних металів із ДНК обумовлює утворення
відповідного іонно�гідратного шару навколо її кістяка. Таку динаміку протиіонів ДНК можна досліджувати
з допомогою характерних часів релаксації, які визначено в цій роботі в рамках феноменологічної моделі.
Зв’язані з молекулою ДНК протиіони характеризуються часом життя і не дають внеску в електропро�
відність системи. Істотний внесок у значення електропровідності дають вільні протиіони, які рухаються на�
вколо подвійної спіралі. На основі теорії провідності електроліту отримано формулу, що поєднує час життя
протиіонів з провідністю. Експериментально визначено електропровідність водних розчинів ДНК для різних
концентрацій останньої (0,001�0,2 % маси) в частотному діапазоні 0,1�100 кГц. Установлено, що в розбав�
леному водному розчині ДНК (0,001 %) час життя протиіонів натрію в іонно�гідратному шарі молекули ДНК
становить 1 мкс, а в концентрованому (0,15 %) — 1 мс.
Ключові слова: макромолекула ДНК, протиіон, електропровідність.
www.bioorganica.org.ua
Ukrainica Bioorganica Acta 1 (2009) 45—49
*Corresponding author.
Tel.: +38097�2130966
E�mail address: dima_dnepr@ukr.net
© О.М. Алєксєєв, Л.А. Булавін, Д.О. Шамайко, 2009
Рис. 1. ДНК із протиіонами: 1 — іонно"гідрат"
ний шар ДНК, 2 — розчин.
рентгенівських променів на водних розчинах
ДНК [8], протиіони не мають певного положен�
ня біля ДНК і знаходяться в стані динамічної
рівноваги в шарі товщиною ~(5÷7)C. Існування
такого іонного шару для ДНК передбачено те�
оретично з використанням рівнянь Пуасона�
Больцмана і Дебая�Хюкеля [9�11], також ви�
значено розподіл протиіонів навколо подвійної
спіралі. Проте розподіл протиіонів навколо мо�
лекули ДНК є статичною характеристикою і
не дає інформації про динамічні властивості.
У стані динамічної рівноваги протиіони без�
перервно приєднуються і від’єднуються від
атомних груп ДНК. Дані молекулярної динамі�
ки свідчать про те, що протиіони Na+ знахо�
дяться в комплексі з молекулою ДНК протягом
1 нс і приблизно стільки ж часу перебувають у
вільному стані [12]. Тому всі протиіони іонно�
гідратного шару ДНК можна розподілити на
протиіони, що безпосередньо зв’язані з макро�
молекулою, і вільні протиіони. Для опису ди�
наміки протиіонів ДНК необхідно визначити
траєкторії руху протиіонів цих двох груп.
Динаміку зв’язаних протиіонів ДНК опи�
сано в рамках теорії конформаційних коли�
вань ДНК [13]. Протиіони, зв’язані з фосфат�
ними групами кістяка молекули ДНК, колива�
ються відносно положення рівноваги. Розра�
хунки частот коливальних мод молекули ДНК
із протиіонами лужних металів показали, що
частота іонно�фосфатних коливань знахо�
диться в низькочастотному діапазоні (<250 см�1)
і зменшується при збільшенні маси протиіонів
[9�14]. Значення розрахованих частот узгод�
жуються з експериментальними даними з
комбінаційного розсіювання світла на водних
розчинах Na� і Cs�ДНК [14] і з ІЧ�спектрами
полінуклеотидів [15�16]. Дані експерименталь�
них і теоретичних досліджень частот коливань
також узгоджуються з частотами коливань
іонів в іонних кристалах, що вказує на те, що
протиіони разом із ДНК утворюють динамічну
іонну ґратку.
Вільні протиіони рухаються деякий час в
іонно�гідратному шарі макромолекули і мо�
жуть виходити з нього або приєднуватися до
ДНК. Для опису динаміки вільних протиіонів
можна використовувати методи теорії елек�
тролітів і теорії плазми [2], а також метод мо�
лекулярної динаміки [14]. Серед експеримен�
тальних методів одним з найбільш інформа�
тивних у дослідженні динаміки протиіонів є
метод визначення електропровідності роз�
чинів ДНК на різних частотах.
Як відомо, електропровідність водних роз�
чинів ДНК обумовлена протиіонами і протона�
ми води. Визначаючи електропровідність вод�
них розчинів на різних частотах, можна вста�
новити характерні часи релаксації макромо�
лекули та часи життя протиіонів поблизу по�
верхні макромолекули. Так, у роботі [17] пока�
зано, що на частотах 10 кГц і 10 МГц спосте�
рігаються максимуми уявної частини діелек�
тричної проникності, а отже, електропровід�
ності. Автори цієї статті вважають, що це по�
в’язано з конформаційними трансформаціями
макромолекули. Смуг, пов’язаних з рухами
протиіонів, не виявлено.
У нашій роботі ми пов’язуємо час життя
протиіонів біля поверхні молекули ДНК з
електропровідністю в частотному діапазоні від
20 до 100 кГц. На основі результатів проведе�
ного експерименту з електропровідності вод�
них розчинів молекули ДНК визначено час
життя протиіонів.
Модель динаміки протиіонів ДНК. Для
визначення часу життя протиіонів в іонно�
гідратному шарі ДНК вважатимемо, що елек�
тропровідність зумовлюють протиіони, які
знаходяться поза межами іонно�гідратного
шару ДНК (вільні протиіони). Енергія взаємо�
дії макромолекули з протиіонами, які знахо�
дяться в середині іонно�гідратного шару, знач�
но більша, ніж взаємодія із зовнішнім полем,
тому їх внеском в електропровідність системи
знехтуємо. Знаходження протиіонів в іонно�
гідратному шарі ДНК та у вільному стані буде�
мо описувати характерними часами життя у
зв’язаному та вільному станах. Для простоти
вважатимемо, що ці часи однакові і дорівню�
ють τ (рис. 1). Для визначення часу τ з даних
електропровідності водних розчинів ДНК не�
обхідно оцінити кількість протиіонів, які зна�
ходяться у вільному стані.
Нехай зовнішнє електричне поле діє на си�
стему протягом часу t. За цей час один про�
тиіон вийде і повернеться до іонно�гідратного
шару ДНК разів. Загальна кількість місць
зв’язування для протиіонів на молекулі ДНК
приблизно дорівнює кількості фосфатних груп
О.М. Алєксєєв, Л.А. Булавін, Д.О. Шамайко
46 Ukrainica Bioorganica Acta 1 (2009)
2
t
(N). Тоді загальна кількість протиіонів, які бе�
руть участь в електропровідності системи,
визначатиметься таким чином:
(1).
Ураховуючи, що період зовнішнього поля із
частотою ν дорівнює , отримуємо ви�
раз для часу життя протиіонів біля поверхні
ДНК:
(2).
Величину n визначимо на основі експери�
ментальних даних з електропровідності таким
чином:
(3),
де σ — електропровідність водного розчину
молекули ДНК із надлишковими іонами Na+ і
Cl�; σ’— провідність розчину солі NaCl із кон�
центрацією, яка відповідає концентрації над�
лишкової солі в зразку ДНК; µ — рухомість
іонів; е — абсолютне значення заряду елек�
трона. Коефіцієнт рухомості характеризує се�
редню швидкість упорядкованого руху іона в
зовнішньому полі.
Як відомо, електропровідність y можна ви�
разити з диференційного запису закону Ома
[19]:
(4),
де µ+ і µ — коефіцієнти рухомості відповід�
них іонів; С — молярна концентрація розчину;
NA — стала Авогадро. Добуток CхNA визначає
середню кількість носіїв струму в електроліті.
У наших розрахунках вважатимемо, що ко�
ефіцієнти рухомості іонів Na+ і Cl� однакові (µ+
≈µ�). Підставляючи (4) у (3), а потім (3) у (2),
одержуємо вираз для часу життя протиіонів
натрію в іонно�гідратному шарі молекули
ДНК:
(5).
Параметри σ і σ’ визначаються на основі ек�
сперименту з електропровідності на різних ча�
стотах ν. Загальну кількість фосфатних груп
(N) можна обрахувати за концентрацією моле�
кули ДНК у розчині (табл. 1).
Експериментальна частина. Вимірювання
електропровідності розчинів проводили за до�
помогою методу діелектричної спектроскопії.
Було приготовлено чотири серії зразків — А,
В, C і D. Серія А складалася із семи розчинів
NaCl з молярними концентраціями CNaCl = 0,1;
0,15; 0,3; 0,5; 0,7; 0,85; 1 М кожний. Серії В, С і
D складалися із семи розчинів, кожен з яких
містив ДНК і NaCl. Концентрація ДНК стано�
Динаміка протиіонів Na+ в іонно"гідратному шарі молекули ДНК
47www.bioorganica.org.ua
Рис. 2. Залежність питомої електропровіднос"
ті електроліту і водних розчинів молекули
ДНК від частоти змінного струму за різних
концентрацій солі NaCl: 1"0,1 М; 2"0,15 М;
3"0,3 М; 4"0,5 М; 5"0,7 М; 6"0,85 М; 7"1 М. А —
розчин без ДНК (NaCl+H2O); Б — розбавлений
розчин ДНК (0,001 % мас); В — концентрований
розчин ДНК (0,15 % мас).
Розчин N, іон/м3
�,
Розбавлений (0,001 %) 3,2х1022 10�7
Напіврозбавлений (0,005 %) 1,6х1023 10�6
Концентрований (0,15 %) 4,8х1024 10�4
Таблиця 1
Середня кількість і час життя протиіонів
молекули ДНК залежно від концентраційного
режиму
�2
tNn �
�
�
21
��T
�
�
n
N
n
TN
44
�
�
�
�
��
e
n
��
�
ANCe ������ �� ���
���
��
������
��
�
CN
N
A8
вила 0,001, 0,005 і 0,15 % маси відповідно. Роз�
чинником в усіх зразках була деіонізована во�
да. Молекула ДНК виділена з тимусу теляти і
мала молекулярну масу 107 а.о.м. Усі вимірю�
вання проводили при сталій температурі 23 °С.
Масові концентрації ДНК становили 0,001,
0,005 і 0,15 %, вони були розраховані і відпо�
відають трьом концентраційним режимам роз�
чину — концентрованому, напіврозбавленому
і розбавленому відповідно. У ході обчислень
ураховувався персистентний механізм гнуч�
кості макромолекули [20].
Результати й обговорення. Залежність пи�
томої електропровідності розчинів NaCl (від�
повідної концентрації) від частоти змінного
струму подано на рис. 2 (А). З підвищенням
концентрації солі електропровідність системи
підвищується. В області частот 20�100 кГц зна�
чення питомої електропровідності системи ви�
ходить на «полицю», що свідчить про змен�
шення дисперсії, обумовленої явищем при�
електродної поляризації.
Залежність питомої електропровідності
водних розчинів молекули ДНК з різною кон�
центрацією надлишкової солі від частоти
змінного струму наведено на рис. 2 (Б, В). Як
бачимо, з підвищенням концентрації іонів у
розчині електропровідність також підвищу�
ється, а в області частот 20�100 кГц значення
питомої електропровідності системи теж ви�
ходить на «полицю» (постійне значення —
рис. 2 (Б, В)).
Для визначення внеску протиіонів ДНК в
електропровідність розглянемо детальніше
залежність електропровідності розчину ДНК
від концентрації надлишкової солі (σ(С)) на ча�
стоті 50 кГц. На цій частоті дисперсія електро�
провідності, зумовлена явищем приелектрод�
ної поляризації, є незначною. Залежність
електропровідності від концентрації солі NaCl
має лінійний характер для всіх зразків.
Результати експерименту засвідчують, що
в області малих концентрацій солі (0�0,25 М)
молекула ДНК збільшує загальну електропро�
відність системи за рахунок наявності вільних
протиіонів. Коли іонна сила розчинів досягає
значення 0,3 М, настає динамічна рівновага, за
якої кількість протиіонів, що сконденсувалися
на молекулі ДНК, дорівнює кількості про�
тиіонів, що звільнилися. При концентраціях
солі, більших за 0,3 М, молекула ДНК зменшує
загальну електропровідність системи за раху�
нок утворення густої протиіонної шуби з
вільних іонів Na+, що її оточують. Така по�
ведінка молекули ДНК пояснюється, імовірно,
зменшенням власної іонної атмосфери зі
збільшенням іонної сили розчину [3]. По�
ведінка протиіонів також змінюється, оскільки
їх рухомість зменшується за рахунок збіль�
шення концентрації солі [19].
Різниця електропровідності розчинів ДНК і
розчину солі NaCl показує, що внесок проти�
іонів ДНК в електропровідність більший за ма�
лих концентрацій ДНК (0,001 %).
На початку нашої статті вже йшлося про те,
що молекула ДНК містить на собі додатно за�
ряджені протиіони, які локалізуються на нега�
тивно заряджених фосфатних групах. Вихо�
дячи з міркувань, що на одну фосфатну групу
припадає один іон натрію, можемо визначити
середню кількість власних протиіонів молеку�
ли ДНК відповідно до її концентрації у водно�
му розчині (табл. 1). На основі результатів за�
пропонованої феноменологічної моделі ди�
наміки протиіонів навколо молекули ДНК
(формула (8)) обрахуємо час життя протиіонів
(табл. 1).
Як видно з таблиці, час життя протиіонів в
іонно�гідратному шарі молекули ДНК зале�
жить від її концентрації. Сила іонного розчину
(або концентрація солі в розчині) і характери�
стики зовнішнього поля також впливають на
значення часу життя, про що свідчить форму�
ла (8).
Таким чином, протиіони можуть утворюва�
ти порівняно стійкі зв’язки із самою макромо�
лекулою або брати участь у дифузному ото�
ченні НК. У першому випадку утворюється
металокомплекс, час життя якого становить
10�7 с, у другому — навколо спіралі ДНК з’яв�
ляється іонна атмосфера, яка може простяга�
тися навколо неї на сотні C. Ці іони зберігають
гідратну оболонку і в процесі динамічної рів�
новаги вступають в електростатичну взаємо�
дію з полііоном.
Висновки. Досліджено структуру водного
розчину молекули ДНК шляхом визначення
електропровідності системи. Встановлено, що
електропровідність водних розчинів ДНК у
діапазоні частот від 0,2 до 100 кГц зумовлена
О.М. Алєксєєв, Л.А. Булавін, Д.О. Шамайко
48 Ukrainica Bioorganica Acta 1 (2009)
наявністю власних протиіонів макромолекули.
Час життя протиіонів біля поверхні ДНК роз�
рахований за допомогою запропонованої фе�
номенологічної моделі і становить у розбавле�
ному розчині ∼10�7 с, у напіврозбавленому —
∼10 �6 c, у концентрованому — ∼10�4 с.
Надійшла в редакцію 10.02.2009 р.
Динаміка протиіонів Na+ в іонно"гідратному шарі молекули ДНК
49www.bioorganica.org.ua
Dynamics of sodium counterions in the DNA ion�hydrate shell
O.M. Alekseyev, L.A. Bulavin, D.O. Shamayko
Kyiv National Taras Shevchenko University
1 Glushkova Ave, Kyiv, 03022, Ukraine
Summary. The lifetime of DNA counterions was determined using the phenomenological model, developed in this
work. The counterions bonded to DNA are characterized by the lifetime and do not make contribution to the conduc�
tivity of the system. Free counterions, moving around the double helix make the main contribution to the conductivi�
ty. Using the theory of electrolyte conductivity, the formula connecting the counterion lifetime and conductivity was
obtained. The conductivity of DNA aqueous solutions was determined for different concentrations of DNA (0.001�0.2 %
by mass) at frequencies 0,1�100 kHz. The results show that in dilute DNA aqueous solutions (0.001 %) the lifetime is
about 1 µs, and in the concentrated aqueous solutions (0.15 %) it is about 1 ms.
Keywords: DNA macromolecule, counterion, conductivity.
1. Зенгер В. Принципы структурной организации
нуклеинових кислот. — М.: Мир, 1987. — 584 с.
2. Levin Y. Electrostatic correlations: from plasma to
biology // Rep. Prog. Phys. — 2002. — 65. — P. 1577�
1632.
3. Kornyshev A.A., Lee D.J., Leikin S., Wynveen A.
Structure and interaction of biological helices // Rev.
Mod. Phys. — 2007. — 79. — P. 943�966.
4. Ivanov V.I., Minchenkova L.E., Schyolkina A.K.,
Poletayev A.I. Different conformations of double�
stranded nucleic acid in solution as revealed by circular
dichroism // Biopolymers. — 1973. — 12. — P. 89�110.
5. Baumann C.G., Smith S.B., Bloomfield V.A.,
Bustamante C. Ionic effects on the elasticity of single
DNA molecules // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1997. —
94. — P. 6185�6190.
6. Williams L.D., Maher L.J. Electrostutic mecha�
nisms of DNA deformation // Annu. Rev. Biophys.
Biomol. Struct. — 2000. — 29. — P. 497�521.
7. Благой Ю.П., Галкин В.Л., Гладченко Г.О., Кор"
нилова С.В., Сорокин В.А., Шкорбатов А.Г. Металло�
комплексы нуклеиновых кислот в растворах. — К.:
Наукова думка, 1991. — 270 с.
8. Tereshko V., Wilds C.J., Minasov G., Prakash T.P.,
Maier M.A., Howard A., Wawrzak Z., Manoharan M., Eg"
li M. Determination of alkali metal ions in DNA crystals
using state of the X�ray diffraction experiments // Nuc�
leic Acids Res. — 2001. — 29. — P. 1208�1220.
9. Skuratovskii I.Ya, Volkova L.I., Kapitonova K.A.,
Bartenev V.N. Position of cesium ions in crystalline B�
form DNA determined by synchrotron radiation dif�
fraction. Preliminary results // J. Mol. Biol. — 1979. —
134. — P. 369�374.
10. Das R., Mills T., Kwok L.W., Maskel G.S., Mil"
let I.S., Doniach S., Finkelstein K.D., Herschlag D., Pol"
lack L. Counterion distribution around DNA probed by
solution X�ray scattering // Phys. Rev. Lett. — 2003. —
90. — P. 188103�1—188103�4.
11. Manning G.S. The molecular theory of polyelec�
trolyte solutions with applications to the electrostatic
properties of polynucleotides // Q. Rev. Biophys. —
1978. — 11. — P. 179�246.
12. Франк"Каменецкий М.Д., Аншеневич В.В., Лу"
кашин А.В. Полиэлектролитная модель ДНК // УФН.
— 1987. — 151. — C. 595�618.
13. Young M.A., Jayaram B., Beveridge D.L. Intrasion
of counterions into the spine of hydration in the minor
groove of B�DNA: Fractional occupancy of electronega�
tive pockets // J. Am. Chem. Soc. — 1997. — 119. —
P. 59�69.
14. Varnai P., Zakrzewska K. DNA and its counteri�
ons: a molecular dynamics study // Nucl. Acids Res. —
2004. — 32. — P. 4269�4280.
15. Булавін Л.А., Волков С.Н., Кутовий С.Ю., Пере"
пелиця С.Н. Спостереження моди іон�фосфатних ко�
ливань макромолекули ДНК // Доп. НАН України. —
2007. — 10. — C. 69�73.
16. Perepelytsya S.M., Volkov S.N. Ion mode in the
DNA low�frequency vibration spectra // Ukr. J. Phys.
— 2004. — 49. — P. 1074�1080.
17. Podgornik R. Dielectric relaxation of DNA aque�
ous solutions // Phys. Rev. — 2007. — 75. — P. 021905�1
—021905�13.
18. Perepelytysa S.M., Volkov S.N. Counterion vibra�
tions in the DNA low�frequency spectra // Eur. Phys. J.
E. — 2007. — 24. — P. 261�269.
19. Измайлов Н.В. Электрохимия растворов. — М.:
Химия, 1976. — 488 с.
20. Флори П. Статистическая механика цепных
молекул. — М.: Мир, 1971. — 440 с.
Перелік літератури
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7374 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1814-9758 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:01:55Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Алєксєєв, О.М. Булавін, Л.А. Шамайко, Д.О. 2010-03-29T12:52:25Z 2010-03-29T12:52:25Z 2009 Динаміка протиіонів Na+ в іонно-гідратному шарі молекули ДНК / О.М. Алєксєєв, Л.А. Булавін, Д.О. Шамайко // Ukrainica Bioorganica Acta. — 2009. — Т. 7, № 1. — С. 45-49. — Бібліогр.: 20 назв. — укp. 1814-9758 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7374 Явище неспецифічного зв’язування протиіонів лужних металів із ДНК обумовлює утворення відповідного іонно-гідратного шару навколо її кістяка. Таку динаміку протиіонів ДНК можна досліджувати з допомогою характерних часів релаксації, які визначено в цій роботі в рамках феноменологічної моделі. Зв’язані з молекулою ДНК протиіони характеризуються часом життя і не дають внеску в електропровідність системи. Істотний внесок у значення електропровідності дають вільні протиіони, які рухаються навколо подвійної спіралі. На основі теорії провідності електроліту отримано формулу, що поєднує час життя протиіонів з провідністю. Експериментально визначено електропровідність водних розчинів ДНК для різних концентрацій останньої (0,001-0,2 % маси) в частотному діапазоні 0,1-100 кГц. Установлено, що в розбавленому водному розчині ДНК (0,001 %) час життя протиіонів натрію в іонно-гідратному шарі молекули ДНК становить 1 мкс, а в концентрованому (0,15 %) — 1 мс. The lifetime of DNA counterions was determined using the phenomenological model, developed in this work. The counterions bonded to DNA are characterized by the lifetime and do not make contribution to the conductivity of the system. Free counterions, moving around the double helix make the main contribution to the conductivty. Using the theory of electrolyte conductivity, the formula connecting the counterion lifetime and conductivity was obtained. The conductivity of DNA aqueous solutions was determined for different concentrations of DNA (0.001-0.2% by mass) at frequencies 0,1-100 kHz. The results show that in dilute DNA aqueous solutions (0.001 %) the lifetime is about 1 μs, and in the concentrated aqueous solutions (0.15 %) it is about 1 ms. uk Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Динаміка протиіонів Na+ в іонно-гідратному шарі молекули ДНК Dynamics of sodium counterions in the DNA ion-hydrate shell Article published earlier |
| spellingShingle | Динаміка протиіонів Na+ в іонно-гідратному шарі молекули ДНК Алєксєєв, О.М. Булавін, Л.А. Шамайко, Д.О. |
| title | Динаміка протиіонів Na+ в іонно-гідратному шарі молекули ДНК |
| title_alt | Dynamics of sodium counterions in the DNA ion-hydrate shell |
| title_full | Динаміка протиіонів Na+ в іонно-гідратному шарі молекули ДНК |
| title_fullStr | Динаміка протиіонів Na+ в іонно-гідратному шарі молекули ДНК |
| title_full_unstemmed | Динаміка протиіонів Na+ в іонно-гідратному шарі молекули ДНК |
| title_short | Динаміка протиіонів Na+ в іонно-гідратному шарі молекули ДНК |
| title_sort | динаміка протиіонів na+ в іонно-гідратному шарі молекули днк |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7374 |
| work_keys_str_mv | AT alêksêêvom dinamíkaprotiíonívnavíonnogídratnomušarímolekulidnk AT bulavínla dinamíkaprotiíonívnavíonnogídratnomušarímolekulidnk AT šamaikodo dinamíkaprotiíonívnavíonnogídratnomušarímolekulidnk AT alêksêêvom dynamicsofsodiumcounterionsinthednaionhydrateshell AT bulavínla dynamicsofsodiumcounterionsinthednaionhydrateshell AT šamaikodo dynamicsofsodiumcounterionsinthednaionhydrateshell |