• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy rozpracowują ochronę DNA przed światłem UV

    15.12.2010. 16:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Oddziaływanie światła słonecznego na naszą skórę często prowadzi do tego, że ludzie mają poczucie zdrowia i pogody ducha, ale choć opalenizna bywa pożądanym skutkiem ubocznym to może również być przyczynkiem do wyniszczających procesów, które prowadzą do poważnych schorzeń takich jak rak skóry. Naukowcom z Austrii udało się odkryć tajemnicę mechanizmów ochronnych, które umożliwiają DNA (kwasowi dezoksyrybonukleinowemu) autoochronę przed ekspozycją na światło UV (ultrafioletowe) emitowane przez Słońce. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

    Naukowcy, pracujący pod kierunkiem Hansa Lischka, profesora z Instytutu Chemii Teoretycznej Uniwersytetu Wiedeńskiego w Austrii, postanowili rozszyfrować ultraszybkie procesy fotostabilności nukleozasad, bez których DNA i RNA (kwas rybonukleinowy) podlegałyby szybkiej degradacji pod wpływem promieni UV.

    Stwierdzili, że badany proces jest "prosty, choć wysoce złożony", dodając że "kiedy tylko światło UV wzbudzi elektrony do wyższych poziomów energii, ultraszybki rozpad przywraca je do pierwotnego stanu". Ich zdaniem "W ten sposób energia elektronowa jest przekształcana na ciepło". Choć proces jest złożony - jak wyjaśnia zespół profesora Lischki - "zachodzi w niewiarygodnie krótkim czasie, w ciągu jednej kwadrylionowej sekundy".

    Profesor Lischka, wraz ze swoim kolegą Mario Barbatti, obecnie członkiem Instytutu Badań Węgla im. Maxa Plancka w Niemczech, oraz ekspertami z Czeskiej Akademii Nauk w Pradze, stworzył barwny i dynamiczny obraz fotostabilności nukleozasad za pomocą innowacyjnych technik symulacji komputerowej.

    Naukowcy pokazali, w jaki sposób komponenty DNA - nukleotydy odpowiedzialne w DNA i RNA za tworzenie się par zasad - chronią się przed rozpadem wywoływanym napromienianiem UV. Stwierdzili, że zasadnicza innowacja w ich badaniach polegała na "szczegółowym obliczeniu sprzężenia między dynamiką elektronową a dynamiką jąder atomowych".

    Udało im się to osiągnąć za pomocą unikalnych na skalę światową kwantowych metod chemicznych opracowanych przez Instytut Chemii Teoretycznej. "Obliczone stany ruchu nukleozasad pokazują dosyć niezwykłe zachowanie dynamiczne w czasie liczonym w skali kilku rzędów wielkości" - zauważa zespół. Naukowcy wyjaśniają, że te rzędy wielkości mieszczą się w zakresie "od piko/trylionowej do femto/kwadrylionowej części sekundy".

    "Wysiłek obliczeniowy tych badań był olbrzymi", stąd wyniki można było osiągnąć tylko dzięki intensywnemu wykorzystaniu połączonych zasobów komputerowych akademickich instytucji w Wiedniu.

    Naukowcy stwierdzili, że nowo opracowane metody mogą zostać wykorzystane do wyjaśnienia dynamiki nukleozasad DNA oraz do badań procesów fotofizycznych samego DNA, jak również w dziedzinie fotowoltaiki, która jest technologią budzącą duże zainteresowanie. "Nowa metoda umożliwia lepsze poznanie podstawowych procesów transportu elektronowej energii wzbudzenia i rozdzielenia ładunków do wytwarzania elektryczności" - podsumowują naukowcy.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Ciemna energia – w kosmologii jest hipotetyczną formą energii, która wypełnia całą przestrzeń i wywiera na nią ujemne ciśnienie, wywołując rozszerzanie się Wszechświata. Jest to jedno z pojęć wprowadzonych w celu wyjaśnienia przyspieszania ekspansji kosmosu oraz problemu brakującej masy we Wszechświecie. Wyniki badań opublikowane w 2011 wydają się potwierdzać istnienie ciemnej energii.

    Metoda Monte Carlo (MC) jest stosowana do modelowania matematycznego procesów zbyt złożonych (obliczania całek, łańcuchów procesów statystycznych), aby można było przewidzieć ich wyniki za pomocą podejścia analitycznego. Istotną rolę w metodzie MC odgrywa losowanie (wybór przypadkowy) wielkości charakteryzujących proces, przy czym losowanie dokonywane jest zgodnie z rozkładem, który musi być znany.

    Metoda Monte Carlo (MC) jest stosowana do modelowania matematycznego procesów zbyt złożonych (obliczania całek, łańcuchów procesów statystycznych), aby można było przewidzieć ich wyniki za pomocą podejścia analitycznego. Istotną rolę w metodzie MC odgrywa losowanie (wybór przypadkowy) wielkości charakteryzujących proces, przy czym losowanie dokonywane jest zgodnie z rozkładem, który musi być znany.

    Teoria korpuskularna światła to teoria, w której światło traktuje się jako strumienie cząstek. Uważa się dziś, że zjawiska interferencji światła (czyli nakładania się wiązek świetlnych) można wyjaśnić tylko za pomocą falowej teorii światła. Na podstawie tej teorii wzmacnianie lub osłabianie wiązek świetlnych wyjaśniamy nakładaniem się fal świetlnych w fazach zgodnych lub przeciwnych. Korpuskularna teoria światła nie może tego wyjaśnić, jednakże teoria falowa nie jest w stanie wyjaśnić innych zjawisk, jak na przykład efektu fotoelektrycznego. Przyjmuje się więc, iż światło ma naturę dualną.

    Metoda Monte Carlo (MC) jest stosowana do modelowania matematycznego procesów zbyt złożonych (obliczania całek, łańcuchów procesów statystycznych), aby można było przewidzieć ich wyniki za pomocą podejścia analitycznego. Istotną rolę w metodzie MC odgrywa losowanie (wybór przypadkowy) wielkości charakteryzujących proces, przy czym losowanie dokonywane jest zgodnie z rozkładem, który musi być znany.

    Teoria korpuskularna światła to teoria, w której światło traktuje się jako strumienie cząstek. Uważa się dziś, że zjawiska interferencji światła (czyli nakładania się wiązek świetlnych) można wyjaśnić tylko za pomocą falowej teorii światła. Na podstawie tej teorii wzmacnianie lub osłabianie wiązek świetlnych wyjaśniamy nakładaniem się fal świetlnych w fazach zgodnych lub przeciwnych. Korpuskularna teoria światła nie może tego wyjaśnić, jednakże teoria falowa nie jest w stanie wyjaśnić innych zjawisk, jak na przykład efektu fotoelektrycznego. Przyjmuje się więc, iż światło ma naturę dualną.

    Daylighting – sposób umieszczania okien lub innych otworów i powierzchni odbijających światło, tak aby w ciągu dnia światło naturalne zapewniło efektywne oświetlenie wewnętrzne. Szczególną uwagę zwraca się na daylighting podczas projektowania budynków, w których celem jest maksymalizacja komfortu wizualnego lub zmniejszenie zużycia energii. Oszczędność energii osiąga się poprzez obniżenie wykorzystania sztucznego (elektrycznego) oświetlenia lub pasywnego ogrzewania słonecznego. Do tego światło elektryczne automatycznie, w odpowiedzi na obecność światła dziennego, musi być przygaszane bądź rozjaśniane. Pożądane jest wprowadzenie automatyki umożliwiającej taki system zarządzenia oświetleniem.

    Dodano: 15.12.2010. 16:26  


    Najnowsze