تأثير درجة الحرارة على منحنى I-V واشعة جاما على الخصائص الالكترونية لجزئ DNA

شافية علي الدنفرية; فتحي حسن  باوه; مصطفى دراه; عفاف بشير عبد الباقي; فاطمة امحمد  الحوته; مروة محمد طريم

المؤلفون

شافية علي الدنفرية جامعة مصراتة قسم الفيزياء
فتحي حسن باوه جامعة مصراتة قسم الفيزياء
مصطفى دراه جامعة مصراتة قسم الفيزياء
عفاف بشير عبد الباقي جامعة مصراتة قسم الفيزياء
فاطمة امحمد الحوته جامعة مصراتة قسم الفيزياء
مروة محمد طريم جامعة مصراتة قسم الفيزياء

الكلمات المفتاحية:

الحمض النووي، تيار كهربائي، جهد كهربائي، تلف، المقاومة النوعية

الملخص

تم في الجزء الأول من هذا البحث دراسة منحني V-I للحمض النووي DNA عند درجتي حرارة (25ºC,1ºC) والتعرف والكشف على الحمض النووي لمادة (عازلة, شبه موصلة, موصلة) وتأثير تغير درجة الحرارة على المنحني I-V ومقاومة DNA. الجزء الثاني من هذه الدراسة تم إجراء العديد من الاختبارات المعملية باستخدام تأثير إشعاع جاما CO-60 على تلف الحمض النووي هنا تم اكتشاف تكسر وتلف في شرائط الحمض النووي, وذلك باستخدام جهاز (Geiger-Mueller) لمعرفة خصائص جزيء DNA. وفي هذا السياق تم تقدير تلف وفحص الجزيء عند فترات زمنية (1-3 ساعات) وذلك باستخدام جهاز التصوير بالأشعة فوق البنفسجية (UV) وحساب الجرعة الإشعاعية عند فترات زمنية (3hr-5min). أظهرت نتائج البحث في الجزء الأول من الدراسة أن الحمض النووي مادة شبه موصلة عند مدى V (0 - 3.5) عند درجة حرارة ºC1 لمدة min5 بينما عند درجة 25ºCأظهر الحمض النووي سلوك أشباه الموصلات عند مدى mv(2-0) وذلك لمدة min5, اضافة إلى ذلك عند تعرضه لمدة 5 min إضافية أظهر جزيء DNAتصرف أشباه الموصلات عند قيم V(0 - 4.5) عند درجة حرارةºC25, وأيضا ً تتأثر مقاومة الجزيء بدرجتي الحرارة ويحصل الانهيار للمادة شبة الموصلة عند قيمة تيار شدته لا تزيد عن 200 µA وقيم جهد3.5V,4V عند ,1ºC 25ºC على التوالي.

أخيراً توفر دراستنا عمليا, بيانات ونتائج مهمة لمعرفة حركة الشحنات ومقاومة الحمض النووي باختلاف درجتي الحرارة, وكذلك الوقاية من الإشعاعات وتجنب حدوث تلف أو طفرات وراثية.

المراجع

- Spielmann, H.P, Wemmer, D.E. and Jacobsen, J.P, Solution Structure of a DNA Complex With the Fluorescent Bis-Intercalator TOTO Determined by NMR Spectroscopy. Biochemistry 34, 8542-8553 (1995).

- Lindahl, T. Instability and decay of the primary structure of DNA. Nature 362, 709-715 (1993).

- Watson, J.D. and Crick, F.H.C. Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature 171,737-738 (1953).

- Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. Molecular Biology of the Cell. 4th ed. New York: Garland Science; 2002.

- Crick, F.H.C. in Symposia of the Society for Experimental Biology, Vol. 12, Edn. 138-638 (1958).

- Crick, F. Central dogma of molecular biology. Nature 227, 561-563 (1970).

- Temin, H.M. and Mizutami, S. RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus. Nature 226, 1211-1213 (1970).

- Mc Carthy, B.J. and Holland, J.J. Denatured DNA as a direct template for in vitro protein synthesis. Proceedings of the National Academy of Sciences 54, 880-886 (1965).

- Persson, F. and Tegenfeldt, J.O. DNA in nanochannels-directly visualizing genomic information. Chemical Society Reviews 39,985-999 (2010).64

- E N Sinurat, E Yudiarsah, I-V characteristics on G4 DNA molecule: Electric field and current dependent hopping amplitude model, IOP Conf. Series: and Engineering 578 (2019)

- Heim, Deresmes, and Vuillaume, Conductivity of DNA probed by conducting–atomic force microscopy: Effects of contact electrode, DNA structure, and surface interactions J. Appl. Phys., Vol. 96, No. 5, 1 September 2004

- Kratochvílová et al. Conductivity of natural and modiﬁed DNA measured by scanning tunneling microscopy .The effect of sequence, charge and stacking, Biophysical Chemistry 138 (2008) 3–10.

- Vengadesh Periasamy, Nastaran Rizan1, Hassan Maktuff Jaber Al-Ta’ii1,Yee Shin Tan, Hairul Annuar Tajuddin4 & Mitsumasa Iwamoto5, Measuring the Electronic Properties of DNA-Specific Schottky Diodes.Towards Detecting and Identifying Basidiomycetes DNA, Scientific RepoRts | 6:29879 | DOI: 10.1038/srep29879.

- Nadia Mahmoudi Khatir, Seyedeh Maryam Banihashemian, Vengadesh Periasamy, Wan Haliza Abd Majid, Saadah Abdul Rahman, Current-Voltage Characterization on Au-DNA-Au Junctions under the Influence of Magnetic Field, Advanced Materials Research Vols. 535-537 (2012) pp 1350-1353.

- De Yu Zang and James G. Grote, Photoelectrical effect and current-voltage characteristics in DNAmetal Schottky barriers, Proc. of SPIE Vol. 6470 64700A-1.

- J. O. Lee , K. -H. Yoo and JinheeKim, J. J. Kim, S. K. Kim, Electrical Transport Properties of DNA Molecules, Journal of the Korean Physical Society, Vol. 39, December 2001, pp. S56∼S58.

- Endres R G, Cox D L and Sing R R P 2004 Rev. Mod. Phys. 76 195-214

- Suhendro D K, Yudiarsah E and Saleh R 2010 Phys. B Phys. Condens. Matter.405 4806–4811

- Schmidt B B, Hettler M H and Schön G 2007 Phys. Rev. B 75 115125. 24

- H. W. Fink and C. Schonenberger, Nature 398, 407 (1999). 20

- D. Porath, A. Bezryadin, S. de Vries and C. Dekker, Nature 403, 635 (2000).

- D Ullien et al, The effect of the number of parallel DNA molecules on electric charge transport through ‘standing DNA, Nanotechnology 18 (2007) 424015.

- Kang D, Sun M, Zuo Z, Wang H, Lv S, Li X and Li L 2016 Phys. Lett. A 380 .977–982.

- HAYASHI, Miyoko, Satori HAYASHI, Absolute Dose Rate Measurement of Very Soft and Weak X-rays by Means of a GMcounter, JOURNAL OF RADLATION RESEARCH 5-3-4 172- 182 (Sept, Dec, 1964).

- S.W. Li, Y.S. Li, K.C. Tsui, Radioactivity in the atmosphere over Hong Kong, Journal of Environmental Radioactivity 94(2007) 98-106

Rabee B. Khader, Measure the Background Radiation in Some Parts of Nineveh Province, Rafidain journal of science, volume 21,2,p92-104,2010

- Jacob Shapiro, Radiation Protection, Third Ediation 1990, Harvard University Press, Cambridge.

- M. Hutter and T. Clark, J. Am. Chem. Soc. 118, 7574 (1996).

- Yudiarsah E, Suhendro D K and Saleh R 2014 AIP Conf. Proc. 1617 35.