Новости химической науки > Новое о потенциалах ионизации аденина

Атмосфера молодой Земли де могла обеспечить достаточную защиту земной поверхности от ультрафиолетового излучения Солнца, поэтому у многих добиотических органических молекул, подвергавшихся воздействию ультрафиолетового излучения и излучению с другими длинами волн, было мало шансов уцелеть. Тем не менее, ряд молекул был достаточно фотоустойчив, чтобы «пережить» световую атаку и стать строительными блоками жизни.

Пять молекул из многих, выживших в результате ультрафиолетовой бомбардировки, представляют собой главные азотистые основания нуклеиновых кислот – аденин, цитозин, гуанин, тимин и урацил. Новые езультаты совместной работы исследователей из США и Германии показывают, что одно из этих оснований – аденин отличается чрезвычайно разнообразным пакетом энергий ионизации, проявляющихся в ходе различных реакций.

Результаты работы позволяют говорить о том, что интерпретация экспериментальных данных, описывающих «выживание» аденина в условиях ультрафиолетового облучения более сложна, чем предполагалось ранее. Они также могут оказать влияние на спектроскопические методы идентификации гетероциклических соединений, в циклах которых присутствует более двух гетероатомов.

Рисунок из Physical Chemistry Chemical Physics, 2011; DOI: 10.1039/C1CP21350D

Один из авторов исследования, Сюзанна Ульрих (Susanne Ullrich) отмечает, что фотозащита основана на преобразовании потенциально вредного ультрафиолетового излучения в тепло, чтобы молекула не разрушалась, такое преобразование должно протекать за сверхкороткие промежутки времени, детальное изучение таких ультрабыстрых процессов может быть реализовано только в результате тесного сотрудничества экспериментаторов и теоретиков.

Ульрих добавляет, что благодаря значительной роли, которое играют азотистые основания нуклеиновых кислот в биохимии, фотофизические процессы, в которых участвуют аденин, цитозин, гуанин, тимин и урацил всегда были объектом пристального внимания. Результаты новой работы могут прояснить противоречия, которые к наствоящему времени были обнаружены при изучении процессов фотоионизации и фотоэлектронных спектров аденина.

Для выяснения механизмов, защищающих аденин от повреждения ультрафиолетом, исследователи из группы Ульрих использовали методику разрешенной во времени фотоионизации с фемтосекундным разрешением, собрав для этого экспериментальную установку своими руками. В ходе эксперимента аденин испаряли и подавали в спектрометр в режиме сверхзвукового расширения струи паров. Импульсы накачки возбуждали молекулы, содержавшиеся в образце, а зондирующий импульс применялся для изучения состояния образца после настраиваемого промежутка времени.

Длительное время наблюдалось расхождение между результатами теоретического и экспериментального исследования особенностей потенциала ионизации аденина и, соответственно – объяснением того, как происходит релаксация аденина после его возбуждения ультрафиолетом. Понимание этих процессов может предоставить новую информацию о том, как эти строительные блоки жизни продолжали устойчиво существовать в мире, где им угрожал миллион факторов.

К своему удивлению, исследователи обнаружили, что на двух различных участках координаты реакции релаксации наблюдается существенное изменение значения потенциала ионизации. Ульрих заявляет, что благодаря общему характеру трех изученных маршрутов, определенные для них значения потенциалов ионизации и способы их определения могут послужить практическим руководством для подготовки и анализа других экспериментов для анализа фотолитической стабильности не только аденина, но и близких по структуре соединений.

Источник: Physical Chemistry Chemical Physics, 2011; DOI: 10.1039/C1CP21350D

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #физическая химия, #химическая эволюция