Hiperchromiczność

Nadbarwliwości lub efekt hyperchromic jest własnością polimery biologiczne , w szczególności DNA i RNA , aby ich absorpcji w UV wzrostu poddawanej denaturacji , to znaczy do utraty swojej struktury drugorzędowej . Ta właściwość jest często stosowane w biologii analizować za pomocą spektrofotometrii w strukturyzację z kwasów nukleinowych, jako funkcję parametrów fizykochemicznych ( temperatura , pH , jonów, etc.)

Hiperchromiczność i fuzja kwasów nukleinowych

W DNA i RNA zasady są ułożone w podwójną helisę , co prowadzi do zmniejszenia ich absorpcji w UV. Gdy parowanie zasad zostaje przerwane, na przykład podczas ogrzewania roztworu, dwie nici rozdzielają się, zasady są wystawiane na działanie wodnego rozpuszczalnika i ich wchłanianie wzrasta o 20 do 40% w porównaniu ze stanem sparowanego dupleksu. Monitorując wchłanianie roztworu RNA lub DNA jako funkcję temperatury, można zatem określić temperaturę topnienia podwójnej helisy. Z definicji odpowiada to temperaturze, w której połowa DNA ulega denaturacji, a zatem temperaturze, dla której mierzona absorpcja odpowiada średniej wartości między absorpcją dwuniciowej (hypochromic) i jednoniciowej ( hiperchromiczny).

Badanie stabilności kwasu nukleinowego

Badanie efektu hiperchromicznego stanowi podstawę badań stabilności kwasów nukleinowych. Umożliwia w szczególności badanie dysocjacji dwóch nici dupleksu DNA lub RNA. Na podstawie badania krzywych topnienia można rzeczywiście wyodrębnić parametry termodynamiczne odpowiadające tej reakcji, co umożliwia następnie określenie wartości ilościowych związanych z tworzeniem się pary zasad.

Do tego typu badań na ogół stosuje się krótkie oligonukleotydy o długości od 10 do 20 zasad, co umożliwia uzyskanie temperatur topnienia od 30 do 70 stopni Celsjusza. W uproszczonym przykładzie oligonukleotydu o sekwencji palindromowej , będącej więc własną nicią komplementarną, sprowadza się to do badania równowagi:

duplex \ rightleftharpoons 2 \; pasmo

Podstawowe równania

Stała równowagi związane z reakcji ${\ Displaystyle K = [pasmo] ^ {2} / [dupleks]}$
Średnia entalpia swobodna związane z reakcją jest wyrażona ${\ Displaystyle \ Delta G ^ {0} = - RT \ log K = \ Delta H ^ {0} -T \ Delta S ^ {0}}$
Utrzymanie całkowitej liczby splotów w roztworze polega na: ${\ displaystyle [nić] +2 [dupleks] = [DNA_ {łącznie}]}$

Z , T , temperatury, R , do stałej gazu idealnego i , całkowitego stężenia nici DNA (sprzężonego lub nie) w roztworze. ${\ displaystyle [ADN_ {total}]}$

W temperaturze topnienia

W temperaturze topnienia , z definicji, połowa nici DNA jest w formie sparowanej, a druga połowa w postaci dupleksu. Więc mamy . Następnie możemy rozwiązać powyższe równania i wykonać obliczenia według innych parametrów. Z wyrażenia entalpii swobodnej mamy: $T_ {m.}$ ${\ displaystyle [strand] = 2 [dupleks]}$ $T_ {m.}$

${\ Displaystyle RT_ {m} \ log (2 [nici]) = \ Delta H ^ {0} -T_ {m} \ Delta S ^ {0}}$

Biorąc pod uwagę konserwację splotów, znajdujemy:

{\ Displaystyle T_ {m} = {\ Frac {\ Delta H ^ {0}} {\ Delta S ^ {0} + R \ log [ADN_ {suma}]}}}

Mierząc eksperymentalnie temperaturę topnienia dla kilku wartości stężenia oligonukleotydu, można, dostosowując powyższe wyrażenie, określić wartości entropii i standardowej entalpii ( i ), a tym samym entalpii swobodnej w żądanej temperaturze . $\ Delta S ^ 0$ $\ Delta H ^ 0$ $\ Delta G ^ 0$

Uwagi i odniesienia

(w) Michelson AM, „ Hiperchromiczność i kwasy nukleinowe. » , Nature , vol. 182 n O 4648,1958, s. 1502-1503 ( PMID 13613306 )
(w) Mergny JL Lacroix L., „ Analiza krzywych termicznego metlingu ” , Oligonucleotides , tom. 13 N O 6,2003, s. 515-537 ( PMID 15025917 )

Zobacz też

Powiązane artykuły