Electrones en la senda rápida

Las simulaciones por ordenador complejas, han permitido por primera vez que los científicos examinen detalladamente los procesos que ayudan a asegurar la estabilidad de la DNA cuando están expuestos a la luz UV.

Las conclusión, logradas sobre todo en relación al componente 9H-adenine de la DNA, se han publicado en el gorrón de la sociedad de substancia química americana (JACS). Por otra parte, en reconocimiento al de alta calidad del trabajo, también se han asentado en la sección en línea nuevamente establecida JACS de la publicación selecta. Los resultados del proyecto, que fue soportado por el fondo austríaco FWF de la ciencia, muestran ese formas ultrarrápidas, de dos etapas del proceso una base para el photostability de la DNA.

Los rayos ULTRAVIOLETA apenas no curten nuestra piel - pueden también “robar” los átomos de sus electrones, de tal modo destruyendo composiciones orgánicas. Para contrarrestar estos efectos destructivos, la adenina componente de la DNA utiliza un proceso ultrarrápido que dure para menos de un trillonésimo de un segundo (un picosegundo). La luz UV causa la excitación de los electrones en la adenina, que a su vez hace los electrones inicialmente alcanzar un estado de una energía más alta. Entonces vuelven a su estado original - éste suceso a la velocidad impresionante en el caso de la adenina. Durante este proceso, la energía de excitación potencialmente perjudicial se convierte en energía vibratoria inofensiva dentro del esqueleto molecular. Esto protege la DNA contra daño. Mientras que los científicos eran previamente conscientes de este proceso, no habían podido simularlo debido a la complejidad extrema implicada y por lo tanto habían no podido estudiarla detalladamente - hasta ahora.

SIMULACIÓN DE UNA TRANSICIÓN

El uso innovador de un método de cómputo dirigido simulando la dinámica de los estados de quantum permitió a las personas Viena-basadas hacer declaraciones exactas sobre los mecanismos en los cuales el photostability de la adenina se basa. Profesor Hans Lischka, que así como profesor Mario Barbatti está llevando a las personas en el instituto de la química teórica de la universidad de Viena explica: “Debido a la talla de la molécula, de los tiempos relativamente largos de la simulación, y de la complejidad de los espectros electrónicos, este proyecto era un reto formidable. Y el adquirir este reto ha pagado de”.

Las personas de Lischka calculaban detalladamente la transición entre los estados de energía individuales de los electrones acoplados con el movimiento de los núcleos atómicos. Los datos iniciales muestran que esta transición no es uniforme, pero bastante un proceso compuesto de dos pasos. El primer de éstos es “ultracorto” y dura para solamente 22 femtosegundos (22 quadrillionths de un segundo). Durante este primer paso, los electrones caen de un estado de alta energía (S3) a un estado más inferior (S1). El segundo paso dura alrededor 20 veces más de largo que primera, o mitad al picosegundo. Después de este paso, los electrones de la adenina habrán vuelto a su estado de poca energía original (S0) - a la velocidad inimaginable.

MOVIMIENTO DE ELECTRONES Y DE NÚCLEOS ATÓMICOS

Comentando respecto a los resultados, la sociedad de substancia química americana altamente mirada destacó varios puntos en el proyecto, incluyendo el número de caminos nucleares calculados por Lischka y sus personas. Durante su trabajo, las personas simularon no apenas uno o dos, sino 60 de estos caminos, que también se refieren como trayectorias. Simulación esta muchas trayectorias, habilitadas las personas para compilar las estadísticas para cada proceso responsable del photostability de la adenina. Lischka y Barbatti en su aproximación: “Usando una multitud de trayectorias, podíamos extraer conclusiones estadísticas. Por ejemplo, encontramos que en el 98 por ciento o prácticamente todas las trayectorias que calculábamos, el estado S1 fuimos alcanzados 60 femtosegundos después de la exposición a la luz UV”. El método de la simulación por ordenador usado por Lischka y Barbatti en este contexto específico lleva a cabo mucho potencial para la investigación adicional sobre procesos fotoquímicos ultrarrápidos en moléculas poliatómicas. Durante el proyecto actual, el potencial de este método excepcionalmente tiempo-intensivo fue utilizado por completo, los gracias al apoyo que el trabajo de Lischka recibió del fondo austríaco FWF de la ciencia. Los discernimientos resultantes y la partícula extraña de la publicación de Lischka y de Barbatti en la colección en línea selecta de JACS de progresos innovadores demuestran sin obstrucción que Lischka ha dominado su “reto formidable”.