La estructura y la dinámica de la doble hélice del ADN están influenciadas de manera decisiva por la capa de agua circundante. Nuevos experimentos en el dominio del tiempo ultrarrápido muestran que las dos primeras capas de agua en la superficie del ADN generan campos eléctricos de hasta 100 megavoltios /cm que fluctúan en la escala de tiempo de femtosegundos y están limitados a un rango espacial del orden de 1 nm.
las moléculas de ADN son portadoras de información genética y forman una estructura de doble hélice en su entorno acuoso nativo. Esta estructura consta de dos cadenas de nucleótidos retorcidas opuestas. Una disposición alterna de grupos fosfato cargados negativamente y unidades de azúcar polar forma la columna vertebral delestructura de doble hélice que interactúa directamente con las moléculas de agua circundantes. La carga negativa general de la doble hélice se compensa con contraiones cargados positivamente, como los iones de sodio que en un entorno acuoso se encuentran en proximidad directa a la superficie del ADN.Los dipolos eléctricos de las moléculas de agua con las cargas de los contraiones y los grupos fosfato, así como las unidades polares, generan campos eléctricos en la superficie del ADN. Estos campos se están discutiendo de manera muy controvertida, incluso después de décadas de intensa investigación, lo que refleja la complejidad estructural.de este sistema de muchos cuerpos y sus fluctuaciones térmicas en poco tiempoescamas.
Los científicos del Instituto Max-Born en Berlín ahora han logrado por primera vez determinar la fuerza, el rango y la dinámica ultrarrápida de los campos eléctricos en una superficie de ADN nativa. En un artículo publicado recientemente en el Journal of Physical Chemistry Letters, informan cómo las vibraciones de la columna vertebral del ADN del salmón nativo sirven como sondas para mapear las interacciones eléctricas en el espacio y el tiempo. Los campos eléctricos en la superficie influyen directamente en la forma y la dinámica de las resonancias vibratorias que se registran en tiempo real en la escala de tiempo de femtosegundos1 fs = 10 -15 s mediante un método denominado espectroscopía infrarroja bidimensional.El contenido de agua de las muestras de ADN se ha variado de manera sistemática para discernir diferentes contribuciones a los campos eléctricos fluctuantes en la superficie del ADN.
Los experimentos y un análisis teórico detallado realizado en paralelo muestran que las moléculas de agua en las dos primeras capas en la superficie del ADN generan un campo eléctrico extremadamente fuerte, mientras que los grupos iónicos y las capas externas de agua juegan un papel menor. El rango espacial del campoes de aproximadamente 1 nm, su fuerza alcanza valores de hasta 100 megavoltios / cm cien millones de voltios por centímetro. Los movimientos térmicos de las moléculas de agua producen fluctuaciones de campo de 25 MV / cm en una escala de tiempo de 300 fs.demuestra un obstáculo de los movimientos del agua debido al acoplamiento a la superficie del ADN corrugado y una desaceleración en comparación con el agua pura. Esta nueva visión cuantitativa es importante para comprender el papel clave del agua y su dinámica en las interfaces biológicas como las membranas celulares cargadas ysuperficie de proteínas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Born para Óptica No Lineal y Espectroscopía de Pulso Corto MBI . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :