ETHIDIUMBROMID: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE, TOXICITA - CHÉMIA - 2026

Etídiumbromidu je fluorescenčné aromatickou zlúčeninu, ktorá má schopnosť, pretože jeho chemickej štruktúry, je vložený medzi reťazcov DNA. Taktiež sa viaže na vysoko zložené molekuly RNA. To umožňuje interakciu medzi touto soľou a dusíkatými zásadami.

Ethidiumbromid absorbuje ultrafialové svetlo vo vlnovej dĺžke v rozsahu od 210 nm do 285 nm, pričom vyžaruje oranžovú fluorescenciu 605 nm. Intenzita fluorescencie sa zvyšuje až 20-krát, keď interaguje s DNA.

DNA farbenie etidiumbromidom fluoreskujúcim pod UV žiarením na agarózovom géli. Zdroj: Škola prírodných zdrojov z Ann Arbor

Kvôli svojej fluorescenčnej vlastnosti sa etídiumbromid používa na vizualizáciu separovaných fragmentov DNA pomocou elektroforézy na agaróze (horný obrázok); technika, ktorú zaviedli nezávisle Aaij a Borst (1972) a Sharp (1973).

Ethidiumbromid, keď je interkalovaný medzi reťazcami DNA, by mohol brániť jeho procesom duplikácie a transkripcie; a preto sú príčinou vzniku mutácií. Neexistujú však presvedčivé dôkazy na podporu tohto predpokladu.

Chemická štruktúra

Molekulárna štruktúra etídiumbromidu. Zdroj: Calvero.

Na hornom obrázku je molekulárna štruktúra etídiumbromidu vyjadrená štruktúrnym vzorcom.

Molekula je takmer úplne ploché, pretože všetky atómy systému tvoreného tromi krúžkami (fenanthridinových) a kladne nabitý atóm dusíka, majú sp ² hybridizácii . Ale to nie je to isté s jeho substitučnými skupinami.

Úplne pravá fenylová skupina, aminoskupiny a etylová skupina viazané na nabitý dusík sú zodpovedné za systém absorbujúci UV vlnové dĺžky, ktoré potom charakterizujú fluorescenciu etídiumbromidu.

Na druhej strane si všimnite, že ich intermolekulárne interakcie sa riadia hlavne elektrostatickými atrakciami; a v menšej miere ich drží pohromade Londýnske disperzné sily prstencov.

vlastnosti

názov

Ethidiumbromid.

Názov IUPAC: 3,8-diamino-5-etyl-6-fenylfenantridíniumbromid.

Synonymá: bromid homidu a bromid.

Molekulárny vzorec

C ₂₁ H ₂₀ N ₃ Br

Fyzický vzhľad

Tmavo červené kryštály alebo sa vyskytujú ako hnedý prášok.

príchuť

Bitter.

vône

Pevná látka bez zápachu.

Bod topenia

260 až 262 ° C (rozkladá sa).

bod zapálenia

> 100 ° C

rozpustnosť

40 g / l pri 25 ° C vo vode a 2 mg / ml v etanole.

Hustota

0,34 g / cm ³

Tlak vodnej pary

1,2 · 10 - ¹² mmHg pri 25 ° C (odhad).

Rozdeľovací koeficient oktanol / voda

Log Kow = - 0,38

rozklad

Pri zahrievaní na rozklad sa etídiumbromid uvoľňuje veľmi toxický dym bromovodíka a oxidov dusíka.

stabilita

Stabilný a nekompatibilný so silnými oxidačnými činidlami.

Index lomu

1,67 (odhad).

pH

4-7 v 2% roztoku vo vode.

aplikácia

Polymerázová reťazová reakcia (PCR)

Polymerázová reťazová reakcia, PCR, umožňuje získať veľa kópií exponenciálne vychádzajúc z fragmentu DNA. Táto technika je založená na vlastnosti enzýmu DNA polymerázy replikovať reťazce DNA z jej fragmentov, ktoré slúžia ako templát.

Je to technika, ktorá má nekonečné aplikácie vrátane zisťovania mutácií súvisiacich s dedičnými chorobami; testy otcovstva; identifikácia osoby, ktorá spáchala trestný čin, atď.

Ethidiumbromid pomáha pri identifikácii fragmentov DNA, produktov ich enzymatickej degradácie, ktoré sa môžu použiť v technike PCR.

Elektroforéza DNA na agarózovom a akrylamidovom géli

Etidiumbromid je zabudovaný do gélu pred uskutočnením elektroforézy. Zlúčenina je vložená medzi pruhy DNA a vytvára fluorescenciu, keď je vystavená ultrafialovému svetlu, ktoré slúži na odhalenie fragmentov DNA, ktoré sú separované elektroforézou.

Fluorescenčný obrazec elektroforézy slúži ako orientácia o pôvode fragmentov DNA. Väzba etídiumbromidu na DNA mení konformáciu, náboj, hmotnosť a flexibilitu molekuly DNA, čo vedie k zníženiu pohyblivosti makromolekuly.

Tento efekt sa zvyšuje so zvyšovaním veľkosti fragmentu DNA.

Pôsobenie etídiumbromidu na trypanozómy

Ethidiumbromid sa začal používať na liečbu trypanosomiázy u hovädzieho dobytka v 50. rokoch 20. storočia pod názvom Homidio. Odtiaľ prišiel názov homid bromid ako synonymum pre etídiumbromid.

Terapeutické použitie etídiumbromidu je založené na jeho toxicite pre mitochondrie. Prejavuje sa to znížením počtu kópií mitochondriálnej DNA.

Ethidiumbromid sa viaže na molekuly DNA trypanozómového kinetoplastu a mení svoju konformáciu na DNAz. Táto forma DNA je smrteľná, pretože jej replikácia je inhibovaná.

Použitie na zvieracom modeli roztrúsenej sklerózy

Priama injekcia etídiumbromidu do cisterny magna vyvolala reprodukovateľnú léziu akútnej straty myelínu v mozgovom kmeni potkanov. Rovnaká injekcia miechy u mačiek spôsobila léziu porovnateľnú s léziou pozorovanou u potkanov.

Roztrúsená skleróza je autoimunitné ochorenie nervového systému, pri ktorom imunitný systém ničí myelín, látku, ktorá pokrýva neuróny.

toxicita

expozície

Ethidiumbromid sa považuje za toxickú zlúčeninu, pretože vdýchnutím spôsobuje akútne podráždenie dýchacích ciest. Etidiumbromid môže tiež pri kontakte s pokožkou spôsobiť zápal a / alebo zmenu farby.

Medzitým v očiach akútna expozícia spôsobuje podráždenie, sčervenanie a bolesť očí. Z tohto dôvodu sa odporúča zaobchádzať s materiálom použitým s etídiumbromidom v karte bezpečnostných údajov materiálu (MSDS).

Mutagénny charakter

Ethidiumbromid sa považuje za vysoko mutagénnu zlúčeninu, pretože keď je interkalovaný v DNA, môže ovplyvniť jeho duplikáciu a transkripciu, čo spôsobuje mutácie; a dokonca bol poukázaný na možný karcinogénny účinok.

Test AMES zistil iba vyvolanie mutácií etídiumbromidom v baktériách, keď sa v teste použil pečeňový homogenát.

Toto nás viedlo k názoru, že nie je priamo zodpovedný za výskyt mutácií v baktériách, ale že by to mohlo byť dôsledkom pôsobenia nejakého metabolitu generovaného pri interakcii etídiumbromidu s pečeňovým homogenátom.

Na druhej strane Program prírodnej toxikológie stanovil, že etidiumbromid nebol pre potkany a myši mutagénny. Napriek tomu sa jeho používanie v laboratóriách, ktoré ich používajú vo svojom výskume, znižuje.

Koncentrácia etídiumbromidu použitá pri skúmaní je však jedna tisícina koncentrácie dávky podanej hovädziemu dobytku pri liečbe trypanozomiázy bez výskytu mutácií.

Referencie

1. Doronina Vicki. (2017). Horiace jasne: stručná história farbenia DNA etídiumbromidom. Obnovené z: bitesizebio.com
2. Wikipedia. (2020). Ethidiumbromid. Obnovené z: en.wikipedia.org
3. ElSevier BV (2020). Ethidiumbromid. ScienceDirect. Obnovené z: sciposedirect.com
4. Kráľovská spoločnosť chémie. (2020). Ethidiumbromid. Obnovené z: chemspider.com
5. Chemická kniha. (2017). Ethidiumbromid. Obnovené z: chemicalbook.com
6. Polytechnická univerzita vo Valencii. (2012). Štandardný postup pre prácu s etídiumbromidom. Získané z: sprl.upv.es