Một gốc tự do từ ngoài xâm nhập và tương tác với ‘cặp cơ sở’ c g trong chuỗi ADN xoắn kép nghiên cứu ESR

MỤC LỤC Trang MỤC LỤC Mở đầu Trong năm gần đây, gốc tự dạng hoạt động chúng mối quan tâm lớn người, đặc biệt Y- Dược học đại liên quan chúng đến nhiều chế bệnh lý nghiêm trọng người Gốc tự dạng hoạt động xủa chúng có khả oxy hóa cao, phát sinh phản ứng dây chuyền làm tổn hại đến tế bào, tổ chức, gây nhiều loại bệnh như: Tim mạch, ung thư,tiểu đường… làm tăng q trình lão hóa người đặc biệt tác động lên gây tổn thương tế bào, tổn thương mức độ phân tử quan tâm ADN –phân tử vật chất di chuyền tế bào Do việc nghiên cứu tác động gốc tự lên cấu trúc ADN để góp phần hữu ích vào việc phòng điều trị nhiều loại bệnh tật giúp bảo vệ sức khỏe, kéo dài tuổi thọ cho người Nên em chọn đề tài nghiên cứu : “Một gốc tự từ xâm nhập tương tác với ‘cặp sở’ C-G chuỗi ADN xoắn kép Nghiên cứu ESR” với hai mục tiêu: Trình bày tổng quan cấu trúc ADN hình thành tác hại gốc tự Trình bày tương tác gốc tự với cặp sở C-G chuỗi ADN xoắn kép, phân tích phổ ESR ứng dụng CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ADN VÀ GỐC TỰ DO Cấu trúc ADN ADN (DNA - Deoxyribonucleic acid) chất hố học góp phần tạo nên nhiễm sắc thể Một phần định nhiễm sắc thể quy định cho tính trạng gọi gen Về mặt cấu trúc ADN chuỗi xoắn kép bao gồm hai sợi đơn xoắn quanh Mơ hình cấu trúc tinh thể ADN Mỗi sợi chứa trình tự base (còn gọi nucleotide) Có bốn loại base Adenin, Guanin, Cytosine Thymin Các base ADN Hai sợi ADN liên kết với qua base Mỗi base liên kết với base định khác: Adenin (A) liên kết với Thymine (T) Guanin (G) liên kết với Cytosine (C) nguyên tử N cặp sở C-G nguyên tử N cặp sở A-T Liên kết C-G A-T ADN Giả sử có sợi đơn sau: A-A-C-T-G-A-T-A-G-G-T-C-T-A-G Sợi liên kết với có trình tự: T-T-G-A-C-T-A-T-C-C-A-G-A-T-C Sợi kép ADN là: T-T-G-A-C-T-A-T-C-C-A-G-A-T-C A-A-C-T-G-A-T-A-G-G-T-C-T-A-G Trình tự ADN đọc theo chiều cố định, từ phía đầu (gọi đầu 5’) tới phía cuối (gọi đầu 3’) Trong chuỗi kép hai sợi đơn có chiều ngược 5' T-T-G-A-C-T-A-T-C-C-A-G-A-T-C 3' 3' A-A-C-T-G-A-T-A-G-G-T-C-T-A-G 5' Trong phân tử DNA, nồng độ adenine (A) thymine (T) nồng độ cytidine (C) guanine (G) Điều có nghĩa có cặp base với T, C với G Theo mơ hình này, biết đến Watson-Crick kết nối base, sở cặp gồm G C có chứa ba lên kết H, A T có chứa hai liên kết H Điều làm cho cặp G-C ổn định so với cặp A-T Cấu trúc ADN cặp base Gốc tự hình thành tác hại Gốc tự (Free Radical) nguyên tử, phân tử ion mang điện tử lẻ vòng ngồi nên mang điện tích âm, khơng ổn định, có khả oxy hóa ngun tử, phân tử tế bào khác Quá trình hình thành gốc tự Các gốc tự tạo tương tác số phân tử định với oxi trình biết đến với tên gọi oxi hóa q trình dị hóa Gốc tự ngun tử khơng ổn định phá hủy tế bào khác cách lấy điện tử ổn định tế bào Các tế bào bị hủy hoại lại trở thành chất oxi hóa, dẫn đến chuỗi phản ứng hóa học phá hủy Tác hại gốc tự Gốc tự công vào phân tử sinh học quan trọng, vật chất di truyền, màng tế bào tế bào miễn dịch, nguyên nhân q trình bệnh lý, ung thư, lão hóa rối loạn chết theo chương trình Gốc tự hình thành tác động mơi trường sống bị nhiễm kim loại nặng, hóa chất, thuốc trừ sâu, độc tố gây ung thư, tia xạ Tác động xạ ion hóa tương tự tác động chất độc sinh hô hấp tế bào, khác hô hấp tế bào gốc tự sinh mang tính cục nên tác hại thường tập trung ADN enzym ty thể Ngược lại, với xạ ion hóa gốc tự sinh khắp nơi, nội bào ngoại bào, hậu nặng nề hơn, gây đột biến gen, làm cho q trình phân chia tế bào khơng kiểm sốt, phát sinh ung thư Tất cấc phân tử sinh học bị gốc tự công, phân tử lipid dễ Màng tế bào giàu acid béo chưa no, phân tử dễ bị gốc có tính oxy hố cơng Sự huỷ hoại cấu trúc acid béo chưa no trình peroxyd hố lipid (POL), sinh gốc mới: L‘, LOO' Bản thân gốc LOO’ chuyển dịch điện tử tạo peroxid nội phân huỷ thành mảnh có số nguyên tử cacbon ngắn hơn, dạng andehyd độc hại như: hydroxynonenal, malonyldiandehyd, etan, pentan Quá trình phân huỷ gây tiêu huỷ màng tế bào, tạo sản phẩm aldehyd độc hại Đây kiểu gây tổn thương, viêm hoại tử đặc biệt phản ứng gốc tự Quá trình gắn liền với tổn thương mơ bệnh (như tổn thương gan CC1 4, xơ vữa động mạch, tổn thương khối u ác tính ) Các ADN bị gốc có tính oxy hố mạnh cơng, gốc hình thành gần sát phân tử ADN Những nucleobase tìm thấy nước tiểu người chứng có công liên tục gốc tự phân tủ ADN Dù sửa chữa với hiệu cao, số tổn thương tích tụ lại, sau thời gian lượng tích tụ lại đủ để dẫn tới đột biến từ mà sinh ung thư CHƯƠNG TƯƠNG TÁC GIỮA GỐC TỰ DO VÀ CẶP CƠ SỞ C-G TRONG CHUỖI ADN XOẮN KÉP Sơ đồ hàm sóng electron gốc tự từ giao phủ tương tác tương đương với spin hạt nhân N Hàm sóng electron gốc tự giao phủ tương đương lên hạt nhân N giao pủ tương đương lên hạt nhân H Spin (N3+): S(N3+) = N(2S2P3)  Spin hạt nhân N: I(N) = (100%) Spin (H+): S=0 H(1S)  Spin hạt nhân H: I(H+) = ½ (~100%) CTSTT tương đương spin electron ( gốc tự ) với spin hạt nhân N với spin hạt nhân H Tương tác spin electron với riêng spin hạt nhân N - Toán tử Hamilton : Ĥs = ɡβHŜz + ANŜzỴz - Phương trình trị riêng: W= ɡβHms + ANmsmIN Ms = +1/2, -1/2 ( gốc tự do) H(1S)  MIN = +1, 0, -1 ∆ms = +1, -1 ∆mI = Tương tác STT spin elctron ( gốc tự do) với hạt nhân N, phổ ESR Kết luận: Tương tác STT spin elctron ( gốc tự do) với hạt nhân N cho vạch CTSTT cách với khoảng cách siêu tinh tế aN cường độ 3 Tương tác spin electron với spin hạt nhân N Electron TTSTT với proton N TTSTT với proton N’ TTSTT với proton N’’ TTSTT với proton N’’’ Cường độ vạch tương đối Sơ đồ tách vạch phổ ESR thu tương tác spin electron với spin hạt nhân N Kết luận: Tương tác spin electron với spin hạt nhân N( proton tương đương) làm xuất vạch (1,4,6,4,1) có cường độ tương đối hình vẽ KẾT LUẬN Thơng qua việc nghiên cứu phổ ESR cho phép xác định vị trí gốc tự ADN dựa sở cường độ vạch phổ tương ứng với số spin hạt nhân N cặp sở, cặp A-T có nguyên tử N cặp C-G có tới ngun tử N nên gốc tự nằm vị trí cặp A-T cho vạch phổ vị trí cặp C-G cho vạch phổ, nhờ quy tắc sơ đồ tách vạch phổ ESR cho biết gốc tự vị trí cặp C-G hay A-T qua giúp cho q trình dò tìm phát ung thư sớm để tác động làm hạn chế tác hại gốc tự ngăn chặn phát triển tế bào ung thư TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TSKH Nguyễn Văn Trị Bài giảng Điện tử học lượng tử ứng dụng ĐH Bách khoa Hà Nội [2] GS TSKH Nguyễn Văn Trị Báo cáo khoa học “ Khả GACAVIT cạnh tranh chống hoạt tính gây ung thư Dioxin nghiên cứu ESR” ĐH Bách khoa Hà Nội .. . dẫn tới đột biến từ mà sinh ung thư CHƯƠNG TƯƠNG TÁC GIỮA GỐC TỰ DO VÀ CẶP CƠ SỞ C-G TRONG CHUỖI ADN XOẮN KÉP Sơ đồ hàm sóng electron gốc tự từ giao phủ tương tác tương đương với spin hạt nhân .. . +1/2, -1/2 ( gốc tự do) H(1S)  MIN = +1, 0, -1 ∆ms = +1, -1 ∆mI = Tương tác STT spin elctron ( gốc tự do) với hạt nhân N, phổ ESR Kết luận: Tương tác STT spin elctron ( gốc tự do) với hạt nhân .. . VỀ ADN VÀ GỐC TỰ DO Cấu trúc ADN ADN (DNA - Deoxyribonucleic acid) chất hố học góp phần tạo nên nhiễm sắc thể Một phần định nhiễm sắc thể quy định cho tính trạng gọi gen Về mặt cấu trúc ADN chuỗi