ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Лазерная спектроскопия ДНК. Развитие метода из "Волновой геном Энциклопедия Русской Мысли T 5 " В оптике рассеяние и поглощение волн в неоднородных средах первоначально рассматривалось с позиции классической фотометрии. В дальнейшем стали применяться методы теории вероятности и классической, а затем и квантовой электродинамики. [c.124] В большинстве случаев параметры неоднородной среды являются случайными функциями времени и пространства. Электромагнитное поле, распространяющееся в такой среде, является случайной функцией, даже если излучение источника детерминировано. [c.124] Основными характеристиками рассеянного излучения в исследованиях является его интенсивность и поляризация [16], а также автокорреляционные и спектральные функции (они взаимно связаны преобразованиями Фурье) флуктуаций интенсивности рассеянного света 120, 4]. [c.124] Большинство используемых в настоящее время моделей светор5(С-сеяния растворами макромолекул теоретически обосновано сравнительно давно [161. Существенно, что эти модели часто строятся на принципах теории молекулярного рассеяния, полагающей, что рассеяние света происходит на малых оптических неоднородностях среды. [c.124] В большей части практически важных случаев размеры полимерах молекул сравнимы с длиной волны возбуждающего света или даже шьше ее (в 10 раз и более для ДНК) и в этом случае модель рассе-1ИЯ неприемлема. Если при этом разность показателей преломления 1Створенных молекул и растворителя остается малой, задача о рассе-1ИИ становится похожей на задачу о рассеянии рентгеновских лучей )д малыми углами [10]. При этом коэффициент рассеяния частицы )лимера будет зависеть от формы и размера неоднородности, и заметаю роль начинает играть интерференция. [c.125] Метод двойной экстраполяции, предложенный Зиммом [16, 10 20 ], в большей степени свободный от ограничений и недостатков, при сущих методу асимметрии, требует более сложной аппаратуры и дае возможность определять лишь средние размеры макромолекул, не по зволяя судить о форме частиц. К тому же, этот метод предусматривае измерение ряда концентраций раствора полимера, что исключает воз можность отслеживания динамики одного конкретного образца, либ образца с высокой концентрацией ДНК (близкой к нативной), чт представляет несомненный интерес. [c.126] Раньше этот раздел спектроскопии светорассеяния называли ме тодом оптического смешения [4, 20] в более поздних работах его ста ли выделять в лазерную корреляционную спектроскопию (ЛКС) [8 ]. [c.126] Конформационная динамика макромолекул [61 тоже проявляется в спектре рассеянного света [4 ]. Прежде всего, волны, рассеянные различными частями одной макромолекулы, интерферируют друг с другом и изменение конформации или ориентации макромолекулы меняет амплитуду рассеянной световой волны. Считается, что этот эффект может быть заметен тогда, когда размер рассеивающей частицы срав-.ним с длиной волны используемого излучения (точнее,— с величиной, обратной переданному волновому вектору — д) [4 ]. [c.128] Сказанное не относится к оптически анизотропным молекулам. В этом случае изменения ориентации молекул всегда будут влиять на интенсивность рассеяния. Рассеяние, связанное с переориентацией молекул (что приводит к флуктуациям диэлектрической постоянной), получило название рассеяния крыла линии Рэлея [16]. Оно имеет спектр, подобный спектру рэлеевского рассеяния, но гораздо более широкий [19]. [c.128] Конформационная динамика макромолекулы также модулирует ее коэффициент диффузии [4, 2 ]. Диффузионное уширение равно обратному времени перемещения частицы на расстояние 1/д. [c.128] Разделение влияния внутренней динамики на модуляцию рассеивающей способности макромолекул и модуляцию их коэффициента диффузии носит качественный характер. Строгий подход заключается в описании состояния макромолекулы функцией распределения, зависящей от всех ее координат. Изменение этой функции во времени определяется обобщенным уравнением диффузии, решения которого целиком описывают как трансляционную, так и внутреннюю динамику [8]. [c.128] Для извлечения максимума информации о внутренней динамике шекул лучше всего было бы разложить регистрируемый спектр на со-авляющие его лоренцевские контуры. Из анализа публикаций по ой теме можно заключить, что на сегодняшний день не существует иного подхода к этой процедуре. [c.129] Для гомогенных систем различные авторы рассматривают приб-[жения указанной суммы одним [20 ], двумя [7 ], и большим числом, 8 ] контуров. По-разному также трактуется природа этих вкладов, висящая как от состояния рассеивающей системы, так и от конкрет-)й реализации метода измерений параметров рассеянного излучения. [c.129] Большого прогресса в исследованиях светорассеяния следует ожидать в связи с развитием вычислительной техники и численных методов. В 80-е годы появились сведения о применении при обработке экспериментальных данных, полученных методом светорассеяния, новейших проблемно-ориентированных програмных продуктов. Например, СОКТШ , часто упоминаемый в литературе [27 ], представляет собою гибкую, модель-независимую экспертную систему для статистического анализа. В настоящий момент имеется развитая система программ, дающая удовлетворительное решение обратной задачи светорассеяния [91. Важно подчеркнуть, что современная лазерная корреляционная спектроскопия немыслима без наличия достаточно мощны вычислительных средств, реализующих указанную процедуру анализа. [c.130] Вернуться к основной статье