Spectral investigation of the electron-impact excitation of the nucleic acid base molecules

Sukhoviya

J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.

2006

Production of positive and negative ions of cytosine molecules (nucleic acid base) has been studied using a crossed electron and molecular beam technique. The method developed by the authors enabled the molecular beam intensity to be measured and the electron dependences and the absolute values of the total cross sections of production of both positive and negative cytosine ions to be determined. It has been shown that the total positive cytosine ion production cross section reaches its maximal value of 7.8 × 10−16 cm2 at the 78 eV electron energy. Dissociative ionization cross sections have also been determined. The maximum total negative cytosine ion production cross section was measured to be 4.2 × 10−18 cm2 at 1.5 eV.

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Absolute cross sections of positive- and negative-ion production in electron collision with cytosine molecules

Sukhoviya

J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.

2006

“…В експериментах з електронним пучком отримано спектри люмінесценції молекул нуклеотидних основ: цитозину, тиміну, урацилу, гуаніну та аденіну і продуктів їх дисоціативного збудження в області від 200 до 600 нм [5][6][7][8][9][10][11]. Досліджено енергетичні залежності перерізів збудження (функції збудження) спектральних молекулярних смуг у максимумі та проаналізовано їхні особливості: енергетичні пороги, форму функцій, положення максимумів.…”

Section: результати та обговоренняunclassified

Molecular mechanisms of influence of slow electrons on biological structures

2019

Biophysical Bulletin

Background: The article reviews investigations carried out by biophysicists of the Transcarpathian Branch of the Ukrainian Biophysical Society, dedicated to the memory of the prominent Ukrainian biophysicist, Professor Yuri Pavlovich Blagoi. Objectives: Study of the peculiarities of physical processes and structural changes in nucleic acid molecules initiated by low-energy electrons (10-1-102 eV). Materials and methods: Molecular components of nucleic acids – nucleobases, nucleosides – were chosen as objects of research. A complex of methods is applied: the spectral method for obtaining the luminescence spectra of molecules excited by an electron impact; the electric method in determining the complete cross-sections of the formation of positive and negative ions; the method of gas-phase mass spectrometry with electron impact ionization. A new approach is proposed, which is based on the development of the methods for obtaining biomolecules in an isolated (gas) state, the formation of molecular beams, and the implementation of a crossed electron and molecular beams method. Results: The processes of excitation, ionization and fragmentation of molecules of nucleic acid bases under electron impact are investigated. The radiation spectra of biomolecules in the wavelength region from 200 nm to 500 nm for different energies of incident electrons are obtained. For identification of spectral bands, the excitation functions of biomolecules are investigated, mass spectrometry analysis of the bases is performed, semi-empirical quantum-chemical calculations of structural parameters are carried out. It is established that the complex superpositional nature of the spectra reflects the simultaneous occurrence of various physical processes, including, in addition to the direct excitation of the singlet and triplet states of the base molecules, the dissociation excitation and excitation of ionized biomolecules and their fragments. The analysis of the excitation functions shows the presence of intersystem transitions with the formation of triplet metastable states of the nucleic acid bases molecules. It is shown that the processes of the appearance of negative ions are of resonant nature and are accompanied by the dissociation of molecules even at energies smaller than the thresholds for excitation and ionization.

“…Перші дослідження взаємодії повільних моноенергетичних електронів з молекулами азотистих основ нуклеїнових кислот розпочато авторами даної статті ще у 80-х роках минулого століття [1 ]. У подальших наших роботах [2,3] показано, що після електронного удару в біомолекулах проті-© Μ. І. СУХОВІЯ, My І. ШАФРАНЬОШ, М. О. МАРГІТИЧ, І. І. ШАФРАНЬОШ, 2005 кають різні фізичні процеси (збудження, іонізація, дисоціативне збудження та дисоціативна іонізація), і зроблено оцінку ймовірності кожного з процесів при різних енергіях електронів.…”

unclassified

“…Отримані результати наведено на рисунку, з яких випливає, що процес утворення від'ємних іонів цитозину має резонансний характер з його максимальним проявом при енергії електронів 1,5 еВ. Відмітимо, що порогові значення енергій збудження і утворення позитивних іонів молекул нуклеотидних основ, а також максимуми відповідних функцій іонізації спостерігаються при більших енергіях [2,3].…”

unclassified

Negative ions formation of the cytosine molecule by electron impact

et al. 2005

Оригінальним методом електронного та молекулярного пучків, що перетинаються, вперше отримано дані про абсолютні величини перерізів утворення негативних іонів канонічної нуклеотиної основи-цитозину. Показано, що максимальних значень переріз досягає при енергії налітаючих електронів 1,5 еВ, і його абсолютна величина становить 4,2 10' ,s см. Обговорюється можливе біофізичне значення отриманих результатів. Ключові слова: цитозин, негативні іони, ефективний переріз, електронний удар, ураження клітин повільними електронами.