Dinamika i struktura otopina soli deoksiribonukleinske kiseline

Problem raspodjele protuiona u blizini poliiona je u fizici polielektrolita (PE) uočen još 1950-tih godina. Prvi korak u razmatranju jest podjela prostora oko poliiona na blisko područje, cilindrične simetrije i udaljeno, sferne simetrije1. Daljnji je korak prepoznavanje podjele protuiona na slobodne i kondenzirane2. Teorije raspodjele protuiona uglavnom uglavnom pokušavaju interpretirati mjerenja osmotskog tlaka3-4, ali mogući su i drugi eksperimentalni pristupi, npr. konduktometrija 5. U svome radu koristio sam konduktometriju, dielektričnu spektroskopiju (DS) i raspršenje X-zraka u male kutove (engl. SAXS)6,7, kako bih istražio strukturu i dinamiku, pa tako i raspodjelu protuiona jakog PE, deoksiribonukleinske kiseline (DNA), kao i slabog PE, hijaluronske kiseline (HA) u rasponu koncentracija c=0.01-10 mM.

U čistim vodenim otopinama PE, mjerenja DS daju  širinu potencijalne jame poliiona – tj. prostorno protezanje atmosfere protuiona. Dobivamo kako je  5 puta manja nego SAXSom određena udaljenost između poliiona7. Drugim riječima, povećanjem koncentracije PE širina potencijalne jame  se smanjuje. Za PE sa dodanom soli širina jame ovisi pak o ionskoj jakosti otopine. Stoga smo zaključili i kako je promjena za čiste vodene otopine uzrokovana promjenom koncentracije protuiona, a ne promjenom razmaka poliiona. Nadalje, konduktometrijom je uočen porast ekvivalentne vodljivosti sa sniženjem c, i za razrijeđene DNA i za polurazrijeđene DNA i HA otopine. Izravna interpretacija jest smanjenje udjela protuiona u blizini poliiona, što efektivno smanjuje naboj poliiona pa stoga i . Naime, dolazi do slabljenja Manning kondenzacije protuiona2 zbog pojačanog utjecaja entropije na niskim c. Oba parametra sustava,  i  trebala bi ovisiti i o valenciji protuiona, što smo i potvrdili vršeći mjerenja sa Na+ i Mg++ protuionima. Na kraju, primijetimo kako Manning teorija za HA ne predviđa kondenzaciju protuiona (za razliku od DNA) pa ne bi trebalo biti niti uočenog efekta na . No, moguće je kako utjecaj entropije pri niskim koncetracijama mijenja i efektivni naboj HA poliiona. Trenutni teorijski modeli pokrivaju samo razrijeđene otopine, ali se kvalitativno slažu s našim rezultatima8-10.

Seminar će se održati u srijedu, 22. travnja 2015. godine, u 10: 00 sati, u predavaoni F-25

Fizičkog odsjeka PMF-a, Bijenička cesta 32, Zagreb

Pozivaju se studenti doktorskog studija Fizike, smjer Biofizika da prisustvuju

seminaru, ako nisu spriječeni.

Voditelj smjera :

Izv. prof. dr. sc. Nenad Pavin, v. r.