Применение метода дифференциальной КВЧ диэлектрометрии в молекулярной биофизике

Abstract

Представлен обзор результатов, полученных в отделе биофизики ИРЭ НАНУ с помощью оригинального дифференциального диэлектрометра при решении задач молекулярной биофизики. Главное внимание уделено демонстрации возможностей метода для исследования в миллиметровом диапазоне диэлектрических параметров, характеризующих взаимодействие биомолекул разного уровня сложности с водным растворителем. Приведены результаты соответствующих измерений для большого набора мономерных и полимерных образцов нуклеиновых кислот разного типа, а также белков. Показано, что дифференциальный диэлектрометр наиболее эффективен для исследования небольших изменений во взаимодействии биомолекул с растворителем, вызванных действием внешних факторов (нагрев, ионизирующее излучение, образование комплексов с активными веществами и др.). Выяснено, что поглощение СВЧ излучения биомолекулами очень мало и не может определять биологическое действие этого излучения. Главным компонентом раствора биомолекул, взаимодействующим с СВЧ волнами, является вода в области дебаевской дисперсии.

Подано огляд результатів, що отримані у відділі біофізики ІРЕ НАНУ за допомогою оригінального диференціального діелектрометра при рішенні задач молекулярної біофізики. Головна увага приділена демонстрації можливостей методу для дослідження в мм діапазоні діелектричних параметрів, які характеризують взаємодію біомолекул різного рівня складності з водним розчинником. Подано результати відповідних вимірів для великого набору мономерних і полімерних зразків нуклеїнових кислот різного типу, а також білків. Показано, що диференціальний діелектрометр найбільш ефективний для дослідження невеликих змін у взаємодії біомолекул з розчинником, що викликані дією зовнішніх факторів (нагрівання, іонізуюче випромінювання, утворення комплексів з активними речовинами та ін.). З'ясовано, що поглинання СВЧ випромінювання біомолекулами дуже мале і не може визначати біологічну дію цього випромінювання. Головним компонентом розчину біомолекул, що взаємодіє з НВЧ хвилями, є вода в області дебаєвської дисперсії.

The review of results obtained in Department of Biophysics (IRE of NASU) by an original differential dielectrometer for solving the problems of molecular biophysics is presented. The main attention is given to demonstration of opportunities of the method to study in the millimeter range the dielectric parameters describing the interaction of biomolecules having different levels of complexity with the water solvent. The results of corresponding measurements for the large set of monomeric and polymeric samples of nucleic acids of different type, and also proteins are given. It is shown that the differential dielectrometer is most effective for investigation of little changes in interaction of biomolecules with the solvent caused by action of the external factors (heating, ionizing radiation, formation of complexes with active substances and so on). It is found that the absorption of microwave emission by biomolecules is very little and it cannot determine the biological action of this radiation. In the solution of biomolecules the main component interacting with microwaves is water in the Debye dispersion range.