Biofizika 2003 Jan-Feb;48(1):27-34




[Article in Russian]

Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences, Pushchino, Moscow Region, 142290 Russia. vasilkov_sergey@mail.ru

Les formules ont été obtenues pour l'analyse quantitative des paramètres suivants d'excitons dans l'ADN : 1) la durée de fonctionnement d'excitation électronique; 2) les nombres d'exciton courent le long de l'ordre d'ADN; 3) la perte d'énergie par un exciton pour un dirigé; 4) la longueur maximale de l'ordre d'ADN capable de désactiver un exciton pour un dirigé. Les gammes maximales et minima pour le constant de migration d'excitation électronique ont été déterminées pour rencontrer l'exigence de transfert d'énergie de résonance inductif pour le cas d'interaction forte. Le constant de migration d'énergie exciton a montré pour dépendre de l'énergie d'activation, qui est égale à l'énergie de quantum absorbé. Une formule analytique a été tirée pour déterminer le nombre de quanta la molécule d'ADN est capable d'absorber, selon sa longueur, sans effets non-linéaires (sans se chevaucher des secteurs spatiaux d'excitation électronique). Par cette formule, des ordres d'ADN consistant de seulement identique aux paires de nucléotide et GC et l'ensemble à + GC (dans la proportion 1:1) des ordres d'ADN aux limites de 1 jusqu'à 10 (10) paires de bases ont été analysés. Les résultats de l'analyse suggèrent que le chevauchement des secteurs spatiaux d'excitation électronique provoqué par un quantum simple ultra-violet arrive dans la caractéristique d'ordres d'ADN courte de procaryotes. Pour réaliser les mêmes effets sur les longs ordres d'ADN spécifiques pour des eucaryotes, l'ADN doit synchroniquement absorber un grand nombre de quanta ultra-violet. Basé sur les susdits résultats, les conclusions suivantes ont été faites : 1) les perturbations dans l'activité normale d'ADN et des RNA POLYMÉRASES peuvent être dues au champ électromagnétique, qui est causé par la relaxation oscillante des niveaux de vibration de nucléotides. L'énergie entre aux niveaux de vibrationde nucléotides d'un exciton dirigeant le long de l'ordre d'ADN; 2) L'augmentation du noncodage des ordres d'ADN dans des eucaryotes en raison de l'évolution est une voie de protection d'ADN de mutations indésirables; 3) les procaryotes doivent posséder une potentialité plus grande et un taux plus haut de mutagénèse en comparaison des eucaryotes, qui sont prouvés par leur diversité plus grande dans la nature.

 

 


Formulae were obtained for the quantitative analysis of the following parameters of excitons in DNA: 1) the lifetime of electronic excitation; 2) the numbers of exciton runs along the DNA sequence; 3) the energy loss by an exciton for one run; 4) the maximum length of the DNA sequence capable of deactivating an exciton for one run. The maximum and minimum ranges for the constant of electronic excitation migration was determined to meet the requirement of inductive-resonance energy transfer for the case of strong interaction. The constant of exciton energy migration was shown to depend on the activation energy, which is equal to the energy of absorbed quantum. An analytical formula was derived to determine the number of quanta the DNA molecule is able to absorb, depending on its length, without nonlinear effects (without overlapping of spatial areas of electronic excitation). By this formula, DNA sequences consisting of only identical AT and GC nucleotide pairs and aggregate AT + GC (in the ratio 1:1) DNA sequences ranging from 1 up to 10(10) base pairs were analyzed. The results of the analysis suggest that the overlapping of spatial areas of electronic excitation induced by a single ultraviolet quantum occurs in short DNA sequences characteristic of prokaryotes. To achieve the same effects on long DNA sequences specific for eukaryotes, DNA must synchronously absorb a great number of ultraviolet quanta. Based on the above results, the following conclusions were made: 1) disturbances in the normal activity of DNA and RNA polymerases may be due to electromagnetic field, which is caused by the oscillatory relaxation of vibronic levels of nucleotides. The energy enters the vibronic levels of nucleotides from an exciton running along the DNA sequence; 2) the increase in the noncoding DNA sequences in eukaryotes due to evolution is a way of DNA protection from undesirable mutations; 3) prokaryotes must possess a greater potentiality and a higher rate of mutagenesis in comparison with eukaryotes, which is proved by their greater diversity in nature.