Ionization of the uracil molecules by electron impact

Abstract

Ужгородський національний університет, 294000, Ужгород, вул.Волошина, 54 В умовах електронного та молекулярного пучків, що перетинаються, досліджено іонізацію азотистої основи РНКурацилу. Встановлено, що абсолютна величина повного перерізу утворення позитивних іонів урацилу та його фрагментів становить 1 . 10 -15 см 2 і максимальних значень досягає при енергії електронів 88 еВ. Визначені величини парціальних перерізів продуктів дисоціативної іонізації молекул урацилу. Проаналізовані можливі біофізичні наслідки фізичних процесів в нуклеотидних основах. ВСТУПВивчення впливу випромінювання на біоструктури розпочалось в Ужгородському університеті ще на кафедрі біофізики, яка була в складі фізичного факультету. На цьому етапі в експериментах використовувалась високоенергетична радіація: гама-і рентгенівська [1]. Відомо [2,3], що такі взаємодії супроводжуються виникненням значної кількості вторинних електронів, більшість з яких є низькоенергетичними (повільними) з енергіями від долей до десятків еВ.Взагалі, актуальність вивчення процесів непружного розсіяння повільних електронів біомолекулами зумовлена кількома факторами. В першу чергу, це, звичайно, важливість проблеми внутріклітинного опромінення. В таких умовах головною мішенню стають генетичні макромолекули ДНК і РНК. Ці процеси мають не лише фундаментальне, але і суто практичне значення, наприклад, при радіотерапії. По-друге, можливість отримання інформації про пряме збудження триплетних довгоживучих станів біомолекул. Саме такі метастабільні стани відіграють виняткову роль у первинних (фізичних) стадіях біологічних процесів [4].Слід відмітити, що вже з 60-х років на фізичному факультеті УжДУ в Проблемній лабораторії фізики електронних зіткнень, зокрема, і під керівництвом І.С.Алексахіна, розвинулись оригінальні дослідження електрон-атомних взаємодій.У наших перших експериментах [5-7], проведених з гетероциклічними компонентами нуклеїнових кислот, було показано, що при електронному ударі мають місце різні фізичні процеси: збудження, іонізація, дисоціативне збудження та дисоціативна іонізація молекул. Ці роботи є пріоритетними і зрозуміло, що під час досліджень довелось вирішувати низку методичних питань. Серед нихотримання нуклеотидних основ у газовому стані, формування молекулярних пучків, підбір оптимальних експериментальних умов тощо.Фізичне моделювання каскаду фізикохімічних перетворень в умовах живих клітин та оцінка радіобіологічних наслідків вимагають знання кількісних характеристик процесів, насамперед, перерізів іонізації біомолекул. Тому завданням даної роботи є експериментальне вивчення особливостей іонізації молекул урацилу, який є важливою компонентою РНК. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА УСТАНОВКА ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬОсновою експерименту є методика пучків електронів та молекул, що перетинаються, яка була успішно застосована нами раніше в дослідженнях інших біомолекул [8,9].