Молекулы ДНК создают мощные электрические поля
Москва, 03:42, 08 Авг 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Структура и динамика двойной спирали ДНК влияют на окружающую ее водную оболочку, создавая при этом мощные электрические поля. Новые эксперименты в области сверхбыстрого времени показывают, что первые два слоя воды на поверхности ДНК генерируют электрические поля до 100 мегавольт/см, которые колеблются на фемтосекундной шкале времени и ограничены пространственным размахом порядка одного нанометра.
Молекулы ДНК являются носителем генетической информации и формируют двойную спираль в природной водной среде. Их структура состоит из двух противоположно закрученных нитей нуклеотидов. Чередование отрицательно заряженных фосфатных групп и полярных единиц сахаров образует основу структуры двойной спирали, которая напрямую взаимодействует с окружающими молекулами воды. Общий отрицательный заряд двойной спирали компенсируется положительно заряженными противоионами, такими, как частицы натрия. Взаимодействие электрических диполей молекул воды с зарядами противоионов и фосфатных групп, подобно полюсам, генерирует электрические поля на поверхности ДНК. Такие поля обсуждались и оспаривались последние десятилетия.
Ученым из Института Макса Борна в Берлине удалось впервые определить силы, диапазон и сверхбыструю динамику электрических полей на природной поверхности ДНК.
Эксперименты и подробный теоретический анализ показывают, что молекулы воды в первых двух слоях на поверхности ДНК создают чрезвычайно сильное электрическое поле, тогда как ионные группы и наружный слой воды играют незначительную роль. Пространственный спектр поля составляет примерно 1 нм, его сила достигает значений до 100 мегавольт/см (сто миллионов вольт на сантиметр). Термическое движение молекул воды приводит к флуктуациям поля 25 МВ/см на 300 ФС времени.
Это открытие важно для понимания ключевой роли воды в биологических связующих образованиях, таких как заряженные клеточные мембраны и поверхностные белки.
