Автореферат
Автореферати дисертацій arrow Хімічні науки arrow Енергетичні і динамічні характеристики системи ДНК-вода
Меню
Головна сторінка
Реклама
Автореферати дисертацій
Бібліотечна справа
Біологічні науки
Будівництво
Воєнна наука. Військова справа
Гірнича справа
Держава та право. Юридичні науки
Економіка. Економічні науки
Електроніка. Обчислювальна техніка
Енергетика
Загальні роботи по техніці
Загальнонаукове знання
Історія. Історичні науки
Культура. Наука. Освіта
Легка промисловість
Математика. Механіка
Медицина. Медичні науки
Мистецтво. Мистецтвознавство
Науки про землю
Політика. Політичні науки
Природничі науки в цілому
Релігія
Сільське та лісове господарство
Соціологія. Демографія
Технологія металів. Машинобудування
Транспорт
Фізика. Астрономія
Філологічні науки
Філософські науки. Психологія
Хімічна технологія. Харчове виробництво
Хімічні науки
Художня література
Реклама


Енергетичні і динамічні характеристики системи ДНК-вода

Анотації 

Вірник К.М. Енергетичні і динамічні характеристики системи ДНК-вода. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика. – Харківський державний університет, м. Харків, 1999.

   Проведено експериментальні і теоретичні дослідження енергетичних і динамічних характеристик систем нуклеїнова кислота-вода з різним нуклеотидним складом. Знайдено лінійну взаємозалежність між енергією дегідратації нуклеїнової кислоти та її AT/GC складом. Запропоновано гратчасту модель дифузії зв’язаної води вздовж поверхні молекули ДНК з урахуванням її фрактальних особливостей. На основі цієї моделі було отримано оціночні значення коефіцієнтів дифузії води в гідратному оточенні ДНК. Розраховано значення фрактальної розмірності ДНК у різних конформаційних станах. При дослідженні властивостей системи ДНК-вода в умовах дії g -радіації знайдено, що в процесі опромінення водне оточення молекули ДНК у залежності від рівня вмісту води може виступати як стабілізатором структури ДНК, так і підсилювачем деструктивної дії радіації.
   Ключові слова: нуклеїнові кислоти, ДНК, гідратація, енергетика, динамічні властивості, дифузія, фрактальна розмірність, у -радіація.

Вирник К. М. Энергетические и динамические характеристики системы ДНК-вода.– Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 03.00.02 – биофизика. – Харьковский государственный университет, г.Харьков, 1999.

   Проведены экспериментальные и теоретические исследования энергетических и динамических характеристик систем нуклеиновая кислота-вода с различным нуклеотидным составом. Обнаружена линейная взаимосвязь между энергией дегидратации нуклеиновой кислоты и ее AT/GC составом. Предложена решеточная модель диффузии связанной воды вдоль поверхности молекулы ДНК с учетом ее фрактальных особенностей. На основе данной модели были получены оценочные значения коэффициентов диффузии воды в гидратном окружении ДНК. Рассчитаны значения фрактальной размерности ДНК в различных конформационных состояниях. При исследовании свойств системы ДНК-вода в условиях действия g -радиации обнаружено, что в процессе облучения водное окружение молекулы ДНК в зависимости от уровня содержания воды может выступать как в качестве стабилизатора структуры ДНК, так и усилителя деструктивного действия радиации.
   Ключевые слова: нуклеиновые кислоты, ДНК, гидратация, энергетика, динамические свойства, диффузия, фрактальная размерность, y -радиация.

Virnik K.M. Energetic and dynamic characteristics of DNA-water system. – Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by speciality 03.00.02 – biophysics. – Kharkov State University, Kharkov, 1999.

   Nucleic acid functioning occurs due to their conformational mobility that can be influenced by numerous factors. One of the most important factors determining the secondary structure and properties of a nucleic acid, DNA particularly, is hydration surroundings. Changing water content in a DNA sample can cause reversible transitions of the disorder-order, order-order types. The transitions are closely coordinated with a rearrangement of the DNA hydration shell that consists of water molecules sorbed in a hydration process.
   A state of any system and its transition from one state to another one may be described with using thermodynamic parameters. Therefore, studies of DNA energetic parameters and dynamic ones closely related with them are an important part of research of the structure, conformational dynamics and properties of DNA.
   In this paper results of experimental and theoretical investigations of energetics and dynamic properties of nucleic acid-water systems with various nucleotide compositions are presented. The experimental dependencies of the dehydration energy values of the polymer matrices on the hydration level and nucleotide composition have been obtained. It is found that an interaction between the water molecules and hydration-active centers on a nucleic acid matrix increases as the GC-pair content increases in the nucleic acid. That results in increasing the dehydration energy of the biopolymer matrix. While the water content is growing in the nucleic acid samples (independent on their nucleotide composition) the dehydration energy values decrease and tend to the mean value of the water-water interaction energy in a bulk phase. This attests small distinguishability of the energetic characteristics of bulk water and an outer part of the nucleic acid hydration surroundings. A joint analysis of the results obtained by using microcalorimetry and thermogravimetry techniques, and IR-spectroscopy data of other researchers has shown that in the DNA hydration surroundings one can distinguish three subsystems in each of which the water molecules differ noticeably in their energetic properties from the water molecules of the other subsystems. It has also been found that the dehydration energy of a natural DNA can be presented as a sum of molar contributions of the dehydration energies of the AT-and GC-type polynucleotides. Results of the partial binding energy calculations for different hydration centers on DNA suggest that the water molecules, sorbed after different type, take part in stabilizing an individual conformation of DNA differently. Thus, the energetic parameters obtained can be considered not only as a measure of the water molecules and DNA matrix interaction but also as a quantitative characteristic of the DNA primary structure.
   A close relationship of energetic and dynamic characteristics allows us to calculate the values of dynamic parameters characterizing mobility of water in the nucleic acid hydration surroundings as dielectric relaxation time of the water dipoles, “free volume” occupied by the water molecules in the hydration shell, water molecule lifetime in a bound state. It has been found that dynamic mobility of the water in the nucleic acid hydration surroundings decreases as the GC-pair relative content increases in the sample.
   A lattice model of bound water diffusion along a DNA surface with taking into account the DNA fractal features has been proposed. On the basis of the model we have estimated values of the water diffusion coefficients in the DNA hydration surroundings. Also, values of a fractal dimension for A-and B-form of DNA have been obtained. They differ and, therefore, fractal dimension can be considered as a characteristic of DNA secondary structure and indicates dynamics of its conformational state.
   Dynamic properties of the nucleic acid hydration surroundings and a process of its formation can be described completely enough on a basis of using experimental and calculation methods. Such a systematic approach represents a real perspective for further studies of the hydration surrounding role in processes of stabilization and conformational transitions of nucleic acid-water systems.
   One of the most highly active and prevalent environmental factors influencing stability of a DNA-water system is g -radiation. The fact that water content plays a fundamental role in determining structure of the DNA-water system makes a study of g -radiation influence on the stability of the system at different hydration levels very important. A degree of the destructive changes in a wetted DNA increases with growth of an irradiation dose, in other words the stability of the DNA-water system decreases. DNA samples irradiated at 56 and 65% relative humidity demonstrate extreme resistance to irradiation. The most dramatic changes in molecular mass distribution have been observed for DNA samples irradiated at 0 and 90% relative humidity. In the irradiation process the DNA hydration surroundings can play different role that depends on the water content in the sample. On the first stage (up to 66-76% relative humidity) it acts as a stabilizer of the DNA structure and then, while the water content in the system increases further, as a promoter of increasing the DNA destruction.
   Key words: nucleic acids, DNA, hydration, energetics, dynamic properties, diffusion, fractal dimension, y -radiation.

Скачати автореферат дисертації безкоштовно (повна версія)
Енергетичні і динамічні характеристики системи ДНК-вода

 
< Попередня   Наступна >

Всі права на опубліковані матеріали належать їх авторам. Матеріали розміщено виключно для ознайомлення.

Автореферати українських дисертацій. Скачай безкоштовно!