Біофізичний вісник (Jun 2019)
Молекулярні механізми впливу повільних електронів на біологічні структури
Abstract
Актуальність. У статті наведено огляд біофізичних досліджень, виконаних науковцями Закарпатського відділення Українського біофізичного товариства, який присвячується світлій пам’яті видатного українського біофізика, професора Юрія Павловича Благого. Мета роботи – з’ясування особливостей фізичних процесів та структурних змін у молекулах нуклеїнових кислот, ініційованих низькоенергетичними електронами (10-1-102 еВ). Матеріали і методи. Об’єктами дослідження було обрано молекулярні компоненти нуклеїнових кислот – азотисті основи, нуклеозиди. Застосовано комплекс методів: спектральний метод для вивчення люмінесценції біомолекул, збуджених електронним ударом; електричний метод при визначенні повних перерізів утворення позитивних і негативних іонів; метод газофазної мас-спектрометрії з іонізацією електронним ударом для встановлення продуктів взаємодії повільних електронів з біомолекулами. Більшість експериментів було проведено в умовах пучків електронів та молекул, що перетинаються. Результати. Досліджено процеси збудження, іонізації та фрагментації молекулярних складових нуклеїнових кислот електронним ударом. Отримано спектри випромінювання біомолекул в області довжин хвиль 200-500 нм для різних енергій налітаючих електронів. Для ідентифікації спектральних смуг детально досліджено відповідні функції збудження, визначено енергетичні пороги процесів, здійснено мас-спектрометричний аналіз з іонізацією біомолекул електронним ударом, проведено квантово-хімічні напівемпіричні розрахунки параметрів їх структури. Встановлено, що складна суперпозиційна природа спектрів відображає одночасне протікання різних фізичних процесів. Зокрема, крім прямого збудження синглетних і триплетних станів молекул основ, наявне дисоціативне збудження та збудження іонізованих біомолекул і їх фрагментів. Аналіз функцій збудження показав наявність інтеркомбінаційних переходів з утворенням триплетних метастабільних станів молекул основ нуклеїнових кислот. Важливо, що процеси появи негативних іонів мають резонансний характер і супроводжуються дисоціацією молекул навіть при енергіях, менших за пороги збудження та іонізації. Висновки. Досліджено фізичні процеси, ініційовані впливом низькоенергетичного випромінювання у біоорганічних структурах, та їхні біофізичні наслідки. Зокрема, показано, що електрони, змінюючи фізичну структуру нуклеотидних основ, навіть при невеликих енергіях можуть викликати появу точкових мутацій.
Keywords
