Энтальпии образования кластеров воды и гидратов нуклеотидных оснований в вакууме тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Введение

Глава I. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛАСТЕРОВ ВОДЫ И ГВДРАТАЦИИ НУКЛЕОТИДШХ ОСНОВАНИИ

1.1. Исследования молекулярных свойств водных кластеров

1.2. Квантовомеханические расчеты стабильности ассоциатов воды

1.3. Экспериментальные тдедходы к исследованию гидратации азотистых оснований нуклеиновых кислот . .<.• •

1.3.1. Спектральные исследования

1.3.2. Термодинамические исследования

1.3.3. Ультразвуковые измерения

1.3.4. Рентгеновское рассеяние

1.4. Квантовомеханические и атом-атомные расчеты гидратных кластеров нуклеотидных оснований

1.5. Теоретическое определение схем гидратации метилпроизводных оснований

1.6. Гидратация в больших кластерах воды метод Монте-Карло)

1.7. Постановка задачи исследования

Глава 2. МЕТОД ПОЛЕВОЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ

2.1. Полевая ионизация

2.2. Экспериментальная установка

2.3. Изготовление полевых эмиттеров

2.4. Объекты исследования

Глава 3. ЭНТАЛЬПИИ МАЛЫХ КЛАСТЕРОВ ВОДЫ

3.1. Экспериментальное определение энтальпий образования ассоциатов воды в вакууме

3.2. Обсуждение результатов

3.3. Выводы

Глава 4. ЭНТАЛЬПИИ ГИДРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ НУКЛЕОТВДНЫХ

ОСНОВАНИЙ В ВАКУУМЕ

4.1. Наблюдение гидратных комплексов пирими-диновых оснований

4.1 Л. Метилпроизводные урацила

4.1.2. Метилпроизводные цитозина Ю

4.2. Наблюдение гидратных комплексов пуриновых оснований

4.2.1. Метилпроизводные аденина

4.2.2. Метилпроизводные гуанина

4.3. Температурные зависимости гидратных масс-спектров. Константы ассоциации и и энтальпии III

4.4. Полевые зависимости

4.5. Обсуждение экспериментальных результатов. Сравнение с теоретическими данными

4.6. Выводы 140 Заключение 144 Литература

Многочисленные исследования показали, что возможность протекания большей части биохимических процессов в значительной мере обусловлена стерической специфичностью биомакромолекул и кон-формационными переходами из неактивного состояния в активное. В свою очередь конформационные перестройки биополимеров существенно зависят от состояния ион-гидратного окружения. Поэтому выяснение природы и механизмов структурных изменений и определение мест связывания молекул воды в структуре ДНК имеет важное значение.

Поскольку состояние водного окружения вблизи заряженных,полярных или гидрофобных групп различно, это может приводить к противоположным вкладам взаимодействий структурных элементов ДНК с молекулами растворителя в конформационную стабильность биополиме-, ра в целом. В связи с этим особый интерес приобретают исследования гидратных свойств биомолекул на мономерном уровне, в частности нуклеотидных оснований и их аналогов, получение количественных термодинамических данных о взаимодействии ближайших молекул воды со специфическими центрами оснований, определение влияния других атомных групп на эти взаимодействия.

Для понимания механизмов функционирования биомолекул в условиях ион-гидратного окружения необходимы также детальные сведения о строении и свойствах самой воды - универсального растворителя. Для построения моделей жидкой воды и описания ее макроскопических свойств на молекулярном уровне важное значение имеют данные о термодинамических и структурных характеристиках малых кластеров воды. Информация такого рода необходима также для изучения процессов ассоциации водяного пара в атмосфере, выяснения вопроса о структуре воды в ограниченных объемах и пограничных слоях, в частности, особенностей связывания молекул воды с поверхностными атомными группами биополимеров.

В последние годы заметный прогресс произошел в теоретических исследованиях, посвященных определению структурных и энергетических характеристик гидратации компонентов нуклеиновых кислот и низкоразмерных водных полимеров. Однако экспериментального подхода, соответствующего теоретическим моделям в "вакуумном" приближении до последнего времени не было.

В связи с вышеизложенным в задачи настоящей работы входило: I) разработка и изготовление полевого источника ионов для масс-спектрометрического исследования взаимодействий азотистых оснований нуклеиновых кислот с молекулами воды в вакууме; 2) определение термодинамических параметров гидратации метилпроизводных пури-новых и пиримидиновых оснований нуклеиновых кислот; 3) получение энергетических характеристик образования малых кластеров воды.

В результате решения этих задач на защиту выносятся следующие основные положения:

1. С помощью изготовленного полевого источника ионов изучены процессы Н-связывания нуклеотидных оснований с одиночными молекулами воды в вакууме. Определены энтальпии образования моно-,ди-и тригидратов оснований.

2. Установлена степень энергетической выгодности взаимодействия молекул воды с основными центрами Н-связывания оснований. Выявлено различие во влиянии углеводородных заместителей на присоединение молекул воды, зависящее от типа связывающего центра оснований.

3. С учетом расчетных данных построены схемы гидратации метилпроиз водных оснований в вакууме с указанием энергий взаимодействия, мест локализации молекул воды и их наиболее вероятных конфигураций .

- б

4. Экспериментально определены энтальпии образования малых кластеров воды, включая гексамер. Обнаружено значительное возрастание стабильности водных ассоциатов, начиная с тетрамера. Установлена связь между структурой кластеров и их стабильностью.

Практическая ценность работы заключается в использовании данных об энтальпиях гидратации оснований в вакууме исследователями, занимающимися изучением гидратных свойств ДНК и синтетических по-линуклеотидов. Сравнение полученных в работе результатов с расчетными данными аналогичных систем представляет возможность надежного выбора потенциалов взаимодействия и последующего использования их в развитии теоретических представлений о гидратации более сложных объектов. Данные по энтальпиям образования малых кластеров воды необходимы при изучении процессов ассоциации в водяном паре и могут быть использованы для отработки параметров атом-атомных потенциальных функций, с помощью которых проводятся машинные расчеты по моделированию структуры жидкой воды.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. В работе содержится 40 рисунков и 9 таблиц. Список литературы составляет 184 наименования.

Основные результаты, полученные в работе, можно сформулировать следующим образом:

1. На базе промышленного магнитного масс-спектрометра МИ-1201 изготовлен, с учетом существующих лабораторных разработок, полевой источник ионов, использование которого оказалось достаточно информативным при изучении слабых невалентных взаимодействий и в определении тепловых эффектов равновесных реакций ассоциации молекул воды между собой и с одиночными молекулами нуклеиновых оснований в вакууме.

2. Получены полевые масс-спектры паров воды, включающие ассо-циаты до шести молекул. Из температурных зависимостей ионных токов определены энтальпии образования дН^ ассоциатов воды. Предложена схема расчета величин дНа. для кластеров, образующихся по параллельным путям реакций.

3. Проведено детальное сравнение полученных энтальпий с результатами теоретических расчетов, выполненных с использованием нескольких моделей водных ассоциатов. Получено количественное согласие экспериментальных данных с энтальпиями, вычисленными в модели ДБП. Оценка использованных в расчетах приближений показала возможность вычисления термодинамических характеристик ассоциатов воды с достаточной степенью точности при учете только внешних частот колебаний. Для димера получено хорошее соответствие экспериментальной энтальпии с некоторыми имеющимися измерениями и теоретическими расчетами теплот димеризации молекул воды.

4. Из экспериментальной зависимости средней энергии д Н^д приходящейся на одну молекулу воды в кластере, на основании обнаруженного существенного роста величины дН^д для комплексов с

П. >3 сделан вывод об образовании энергетически выгодных кольцевых конфигураций Н-связанных молекул существование которых предсказывается теоретическими расчетами. Димеры воды стабилизированы одной Н-связью и имеют открытую форму.

Показано, что для ассоциатов с /2к5,6 величина дН^д слабо зависит от размера кластера и близка к удельной теплоте испарения жидкой воды. При этом пентамер в целом стабильнее, чем гексамер.

5. Получены полевые гидратные масс-спектры целого ряда метил-производных нуклеиновых оснований. Определены равновесные относительные константы ассоциации и энтальпии образования moho-, дии тригидратов этих соединений. На основании тождественности рядов стабильности, составленных из величин Касс и дНг для гомологичных серий метилированных оснований сделан вывод о преимущест-венности энтальпийного вклада в реакции гидратации в вакууме.

6. Рассмотрены возможные результаты влияния ионизирующего поля на измеряемые характеристики. Определены величины энтальпий в широком диапазоне напряженностей электрического поля. Получено, что для используемых значений поля и температурных интервалов изменения Касс влиянием ионизирующего поля на образование Н-связан-ных гидратных комплексов оснований можно пренебречь.

7. Выявлены основные закономерности взаимодействия молекул воды по разным атомным группам оснований, определен их относительный вклад в энергию гидратации. В частности, для молекул урацила и тимина определяющими являются взаимодействия по двум атомам кислорода карбонильных групп. При этом заметной специфичности между ними не выявлено. Молекула цитозина характеризуется наличием трех точек сильного связывания с водой, расположенными на полярной части биомолекулы. Среди них наиболее предпочтительным является взановых оснований найдено, что из трех центров вероятного связываамино). Молекула гуанина характеризуется аномальной точки гидратации. Наибольший энергетический выигрыш образования моногидрата гуанина связан с локализацией молекулы воды вблизи атомовЛу-О^.

Показана разная степень влияния углеводородных заместителей, зависящая от типа связывающего центра. Наличие метильных групп вблизи имидазольных атомов азота оказывает большее стерическое влияние на взаимодействие с молекулами воды по сравнению с атомами кислорода карбонильных групп. Предложено объяснение такому различию. Проведено тщательное сравнение экспериментальных данных с результатами теоретических расчетов аналогичных систем. Найденные энтальпии гидратации находятся в качественном и количественном согласии с расчетами. На основании полученных экспериментальных и имодействие с группами атомов О^-V 3 ния аденина наиболее предпочтительным является положение существующих теоретических данных предложены характерные схемы гидратации дня некоторых пуриновых и пириотдиновых производных оснований с указанием наиболее вероятных конфигураций молекул воды вблизи центров связывания.

Работы, составившие содержание диссертации и приведенные во введении [1-7], выполнены диссертантом в соавторстве с научным руководителем Л.Ф. Суходубом. В упомянутых работах диссертантом самостоятельно проведены экспериментальные измерения и обработка данных. Обсуждение результатов проводилось совместно с Л.Ф. Суходубом. Часть результатов, вошедших в диссертационную работу, обсуждались с Б.И.Веркиным [I], И.К. Янсоном [1-3] и К.Л. Веж-ховским [2,4,5] . В работе [7] (введение) Ю.В. Тележенко принадлежат теоретические численные расчеты колебательных энергий и энтальпий образования водных ассоциатов.

В заключение хочу выразить глубокую благодарность моему научному руководителю кандидату физико-математических наук, старшему научному сотруднику Леониду Федоровичу Суходуб за постановку интересной задачи »поддержку на всех этапах ее выполнения, многочисленные советы и замечания. Я искренне признателен члену-корреспонденту АН УССР Игорю Кондратьевичу Янсону за внимание к решаемой проблеме.

Хочется поблагодарить всех сотрудников отдела, дружеская поддержка и повседневные контакты с которыми способствовали выполнению данной работы. Я благодарен Юрию Васильевичу Тележенко за обсуждение некоторых теоретических вопросов по данной работе.

Заключение

В настоящей работе методом температурно-зависимой полевой масс-спектрометрии проведены исследования образования в условиях вакуума малых кластеров воды и гидратов метилпроизводных нуклеиновых оснований.

Первая часть работы посвящена определению энтальпий образования водных ассоциатов, включающих небольшое количество Н-связан-ных молекул. Полученные данные существенно необходимы для проверки и обоснования теоретических расчетов энергетических и структурных характеристик, силовых постоянных Н-связанных ассоциатов воды. Результаты этой части работы могут найти применение в таких важных практических областях, как изучение поведения воды в малых объемах и поверхностных слоях, в исследованиях процессов ассоциации в атмосферных парах воды, для количественного описания факторов, стабилизирующих трехмерные каркасы клатратных газовых гидратов, грани элементарных ячеек которых состоят преимущественно из пяти- и шестизвенных замкнутых плоских циклов Н-связанных молекул воды.

Вторая часть работы посвящена определению относительных констант ассоциации и энтальпий образования гидратов метилпроизвод-ных азотистых оснований, включающих одну, две и три молекулы воды

Результаты, полученные в этой части работы,используются для сопоставления с теоретическими расчетами, что необходимо для надежного выбора параметров и приближений в вычислениях аналогичных и более сложных систем. Вакуумные измерения энтальпий гидратации, проведенные в условиях отсутствия влияния растворителя, представляют значительный интерес для выявления основных закономерностей формирования водного окружения вблизи различных атомных групп нуклеиновых оснований. Такие данные важны также для выяснения причин различий в ассоциации оснований, зависящей от типа растворителя; в частности, определение конкурирующего влияния молекул воды в процессах ассоциации оснований в стопках и по водородным связям. Последнее, в известной мере, может прояснить роль ближайшего водного окружения в стабилизации структуры нуклеиновых кислот на разных уровнях организации - от мономерных звеньев до крупных нуклеотид-ных цепей.

1. По данным теплопроводностипаров воды 15,1

2. Из эксперимент.значений ВВК 15,8использование мо- cub initio расчет 19,7 дели ДБП 42.использование мо- initio расчет 17,1 дели тСУи40.45. 19,3+1,3

3. Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 280 с.

4. Water: A Comprehensive Treatise. P. Pranks. Ed. N.Y.: Plenum. v. 1-6, 1972-1979.

5. Зацепина Г.Н. Свойства и структура воды. ~ М.: Изд-во МГУ, 1974, 167 с.

6. Ben-Nait A. Water and. Aqueous Solutions. Introduction to a Molecular Theory. N.Y.:Plenum, 1974. 474 p.

7. Наберухин Ю.И. Что такое структура жидкости? Журнал структ. химии, 1981, т. 22, № 6, с. 62-80.

8. Beckey H.D. Massenspektrometrische Untersuchungen mit Hilte einer Peldemissions-Ionenquelle. Z. Naturforsch., 1959, v. 14a, N 8, S. 712-721.

9. Beckey H.D. Massenspektrometrische Untersuchungen über Ionen-molekülreactionen und über die assoziation des Wassers mit Hilte einer Peldemissions-Ionenquelle. Z. Naturforsch., 1960, v. 15a, N 9, S. 822-827.

10. Schmidt W.A. Massenspektrometrische Untersuchung der Feld-ionization von Wasserdampf an Spitzen aus Wolfram, Platin und Iridium. Z. Naturforschung, 1964, v. 19a, N 3,1. S. 318-327.

11. Гольденфельд И.В., Назаренко В.А., Покровский В.А. Масс-спектры воды при ионизации ее сильным электрическим полем.

12. ДАН СССР, 1965, т. 161, № 4, с. 861-863.

13. Anway A.R. Field ionization of water. J. Chem. Phys., 1969, V» 50, N 5. p. 2012-2021.

14. Block J.H. Molecular ions formed by field ionization. -Ber.Bunsenges.Phys.Chem.,1982, v. 86, p. 852-860.

15. Гайворонский Д.А., руходуб Л.Ф. Низкотемпературная приставка к полевому источнику ионов масс-спектрометра МИ-1201. ~ ПГЭ, 1983, № 5, с. 173-176.

16. Amruster М., Haberland Н», Schindler H.G. Negatively charged cluster, or the first observation of free hydrated electrons. Phys. Rev. Letters, 1981, v. 47, Iff 5,p. 323-326.

17. Haberland H., Schindler H.G., Worsnop D.R. Mass spectra of negatively charged water and ammonia clusters. Ber. Bun-senges. Phys. Chem., 1984, v. 88, p. 270-272.

18. Танцырев Г.Д., Николаев E,H. О двух механизмах образования кластеров воды при ионной бомбардировке пленки льда. -ДАН СССР, 1972, т. 206, № I, с. I5I-I54.

19. Николаев Е.Н., Танцырев Г.Д. Исследование эмиссии заряженных кластеров с пленок смесей различных изотопных модификаций воды. Журн. техн. физики, 1975, т. Х1У, вып. 2, с.400-404.

20. Dyke T.R., Muenter J.S. Molecular beam electric deflection studies of water polymer. J. Chem. Phys», 1972, v.57, N 11, p. 5011-5012.

21. Dyke T.R., Muenter J.S. Microwave spectrum and structure of hydrogen bonded water dimer. J. Chem. Phys., 1974, v.60, N 7, p. 2929-2930.

22. Dyke T.R., Mack K.M., Muenter J.S. The structure of waterdimer from molecular beam electric resonance spectroscopy. J. Chem. Phys., 1977, v. 66, N 2, p. 498-510.

23. Gebbie H.A., Burroughs W.J., Chamberlain J., Harries J.E., Jones R.G. Dimers of the water molecule in the earth's atmosphere. Nature, 1969,v. 221, p. 143-145.

24. Dianov-Klokov V.J., Ivanov V.M., Aref'ev V.N. Sizov K.I. Water vapour continuum absorption AT 8-13 .J. Quant.Spectz. and Radiat Transfer, 1981, v. 25,p. 83-86.

25. Kell G.S., McLaurin G.E. Virial coefficients of methanol from 150 to 300°C and polymerization in the vapor. J. Chem. Phys., 1969, v. 51, N 9, p. 4345-4357.

26. Curtiss L.A., Prurip D.J., Blander M. Thermodynamic parameters of heat transfer in water vapor. J. Chem. Phys., 1979, v. 71, N 7,p. 2703-2709.

27. Lin T.F., Christian S.D., Affsprung H.E. Hydration of acetone in 1,2-Dichlorethane. J. Phys., Chem., 1965,v. 69, N 7, p. 2980-2983.

28. Tursi I.J., Nixon E.R. Matrix-isolation study of the water dimer in solid nitrogen. J. Chem. Phys., 1970, v. 52, N 3, p. 1521-1528.

29. Самойлов О.Я. Структура водных растворов электролитов и гидратации ионов. М. : Изд-во АН СССР, 1957. - 182 с.

30. Гуриков Ю.В. Молекулярная физика и биофизика водных систем. Л.: Изд-во ЛГУ, 1979, Вып. 4, с. 3-17.

31. Маленков Г.Г., Дьяконова Л.П. Машинное моделирование структуры жидкой воды. В сб.: Молекулярная физика и биофизика водных систем. Л.: Изд-во ЛГУ, 1979, вып. 4, с. 18-36.

32. Маковский Н.Н. Вычислительный эксперимент в исследовании свойств воды. Препринт ИТФ-79-73Р, Киев, 1979. - 28 с.

33. Антонченко В.Я., Ильин В.В., Маковский Н.Н., Семяковс-кий В.Н. Численные методы Монте-Карло и молекулярной динамики в изучении свойств жидкой воды. Препринт ИТФ-80-86Р. Киев, 1980. - 59 с.

34. Дьяконова Л.П., Маленков Г.Г. Моделирование структуры жидкой воды методом Монте-Карло. Ж. структ. химии., 1979, т. 20, № 5, с. 854-861.

35. Stillinger F.H., Rahman A. Improved Simulation of liquid water. J. Chem. Phys., 1975,v.62, N 5, p. 1677-169Û.

36. Watts R.O. An accurate potential for deformable water molecules. J. Chem. Phys., 1977, v. 26, N 3, p. 367378.

37. Snir J., Nemenoff R.A., Scheraga H.A. A revised empirical potential for conformational, intermolecular and solvation studies. 1. Evalution of problem and descriptionof model. J. Phys. Chem., 1978, v. 82, N 23, p. 24972503.

38. Watte R.O. Monte Carlo studies of liquid water. Mol. Phys., 1974, v. 28, N 4, p. 1069-1083.

39. Домушин М.Д., Маковский H.H. Аналитический потенциал для описания полной потенциальной поверхности взаимодействия двух молекул воды. Препринт ИТФ-78-153Р. Киев, 1978. -Ю с.

40. Popkie Н., Kistenmacher Н., Clementi Е. Study of the structure of molecular complexes. IV. The Hartre-Fock potential for the water dimer and its application to the liquid state. J.Chem.Phys., 1973,v.59, N 3,P- 1325-1336.

41. Matsuoka 0., Clementi E., Yoshimine M. CI study of the water dimer potential surface. J. Chem. Phys., 1976, v. 64, N 4, p. 1351-1361 .

42. Hankins D., Moskowitz J.M., Stillinger F.H. Water moleculeinteractions. J. Chem. Phys., 1970, v. 53, N 12, p. 4544-4554.

43. Del Bene J., Pople J.A. Theory of molecular interactions. 1. Molecular orbital studies of water polymers using a minimal. Slater-type basis. J. Chem. Phys., 1970,v. 52, N 9, p. 4858-4866.

44. Lentz B.R., Scheraga H.A. Water molecule interactions. Stability of cyclic polymers. J. Chem. Phys., 1973, v. 58, N 12, p. 5296-5308.

45. Topp W.C., Allen L.C. Structure and priperties of hydrogen bonds between the electronegative atoms of the second and third rows. J. Am. Chem. Soc., 1974, v. 96,p. 5291-5293.

46. Kistenmacher H., Lie G.C., Popkie H., Clementi E. Study of the structure of molecular complexes. 6. Dimers and small clusters of water molecules in the Hartree-Fock approximation, J". Chem. Phys., 1974, v. 61, N 2, p. 546-561.

47. Diercksen G.H.F., Kraemer W.P., Roos B.O. SCF-CJ studies of Correlation effects on Hydrogen Bonding and ion hydration. Theor. Chem. Acta., 1975, v. 36,1. N 4, p. 249-274.

48. Стырикович M.A., Вигасин А.А., Юхневич Г.В. К вопросу об ассоциации молекул воды в перегретом водяном паре. Теп-лофиз. высоких температур, 1976, т. 14, № 4, с. 739-743.

49. Owicki J.С., Scipman L.L., Scheraga Н.А. Structure, Energetics and Dynamics of small water clusters. J. Phys. Chem., 1975, v. 79, N 17, p. 1794-1811.

50. Hale B.N., Plummer P.L.M. Molecular model for ice clusters in a supersaturated vapor. J. Chem. Phys., 1974,v. 61 , N 10, p. 4012-4019.

51. Суходуб Л.Ф., Тележенко Ю.В., Шелковский B.C., Лисняк Ю.В. Энтальпии малых кластеров воды. Препринт 27-84, ФТИНТ, Харьков, 1984. - 26 с.

52. Межмолекулярные взаимодействия: от двухатомных молекул до биополимеров. Под ред. Б. Пюльмана, "Мир", М., 1981, 592 с.

53. Stillinger F.H., David C.W. Study of the water octamerusing the polarization model of molecular interactions. J. Chem. Phys., 1980, v. 73, N 7, p. 3384-3389.

54. Second. Meeting of the UNESCO European Expert Committee on Biophysics. May 22-24, 1980, Paris. Opening Address by prof. В.Pullman• Studia Biophys, 1980, v. 81, N 1,p. 5-6.

55. Bradbury E.M., Price W.C. and Wilkinson G.R. Infrared Studies of Molecular Configurations of ША. J. Mol. Biol., 1961, v. 3, p. 301-317.

56. Falk B.M., Hartman K.A. and Lord R.C. Hydration of Deoxyribonucleic Acid. II. An Infrared Study. J. Am. Chem. Soc., 1963, v. 85, p. 387-394.

57. Сухоруков Б.И., Семенов М.А., Малеев В.Я., Шабарчина Л.И. Исследование структурных превращение сахарофосфатной цепии азотистых оснований гидрата ДНК методом ИК-спектроскопии. Биофизика, 1979, т. 24, с. 6II-6I9.

58. Семенов М.А. ИК-спектроскопическое проявление гидратациии конформационного состояния ДНК. Харьков, 1980. - 25 с. (Препринт ИРЭ АН УССР, № 140).

59. Семенов М.А., Сухоруков Б.И., Малеев В.Я. Гидратируются ли азотистые основания ДНК при низких влажностях? -Биофизика, 198I, т. ХХУ1, вып. 6, с. 979-984.

60. Больбух Т.В., Семенов М.А. ИК-спектроскопическое исследование гидратации пленок полинуклеотидов. Тез. докл. 1У Всесоюзной конф. по спектроскопии биополимеров. Харьков, 1981, с. II6-II7.

61. Семенов М.А., Больбух Т.В., Малеев В.Я. Гидратация двух-спирального полинуклеотида поли А . поли У по данным ИК спектроскопии и пьезогравиметрии. Тез. докл. 5 Всесоюзн. конф. по спектроскопии биополимеров. Харьков, I984,c.I99-2DI

62. Mayevsky A.A., Sukhorukov B.I. IR-study of base stacking interactions. Nucl. Acid. Res., 1980, v. 8, N 13,p. 3029-3042.

63. Маевский А. А. Об интерпретации ИК-спектров нуклеиновых кислот в области 1800-1300 см~*. Тез. докл. 4 Всесоюзн. конф. по спектроскопии биополимеров. Харьков, 1981,с. II4-II6.

64. Falk М., Hartman К.A. Ir., Lord R.С.Hydration of deoxyribonucleic acid. III. A spectroscopic study of the effect of hydration on the structure of deoxyribonucleic acid. -J. Amer. Chem. Soc., 1963, v. 85, p. 391-394.

65. Wetzel R., Zirwer D., Becker M. Optical anisotropy of orl ented deoxyribonucleic acid films of different water content. Biopolymers, 1969, v. 8, p. 391-401.

66. Маевский А.А., Сухоруков Б.И. Спектрофотометрический метод определения констант равновесия "стопчатой" ассоциации гетероциклических соединений. Ж. физ. химии, 1976,т.50, № I, с. 261-264.

67. Маевский А.А., Сухоруков Б.И. Исследование влияния солей, стабилизирующих и дестабилизирующих структуру воды, на стопчатую ассоциацию аденозина. Биофизика, 1976, т. 21, № 6, с. II22-II24.

68. Маевский А.А. Исследование влияния предденатурационных температур на УФ-спектры ДНК в растворе. Тез. докл. Ш Всесоюзн. конф. по спектроскопии биополимеров. Харьков, 1977, с. 79-80.

69. Aksyonow S.J. Requlatiry Role of Water in Biological Systems. Studia Biophys., 1981, v. 51, N 1, p. 5-6.

70. Новиков И.А., Сухоруков Б.И. Исследование температурных переходов в системе ДНК-связанная вода методами радиоспектроскопии. Тез. докл. I Всесоюзн. биофизического съезда. Москва, 1982, т. I, с. 59.

71. Zahajnar G., Zupancic J., Milykovic L., Rupprecht A. The Structure of Water Solved in Oriented ША Samples. -Period. Biol., 1978, v. 80, p. 135-140.

72. Broom A.D., Schweizer M.P., Ts'o P.O.P. Studies of the association of purine nucleosides by vapor pressure osmometry and by proton magnetic resonance. J. Am. Chem. Soc., 1967, v. 89, N 14, p. 3612-3622.

73. Chan S.I., Schvveizer M.P., Ts'o P.O.P., Helmkamp G.K.

74. A nucleic magnetic resonance study of the self-association of purine and 6-methylpurine. J. Am. Chem. Soc.,1964, v. 86, N 19, p. 4182-4188.

75. Щеголева Т.Ю. Метод исследования в миллиметровом диапазоне длин волн гидратного окружения в качестве способа изучения структурных особенностей и конформационных изменений биополимеров на разных уровнях организации. Тез. докл.

76. У Всесоюзн. конф. по спектроскопии биополимеров.Харьков, 1984, с. 276-277.

77. Кашпур В.А., Малеев В.Я. Гидратация компонентов нуклеиновых кислот. Тез. докл. У Всесоюзн. конф. по спектроскопии биополимеров. - Харьков 1984, с. I09-II0.

78. Маевский A.A. Природа гидрофобных взаимодействий в нуклеиновых кислотах. Тез. докл. I Всесоюзного биофизического съезда, Москва, 1982, т. I, с. 59.

79. Tunis M.J., Hearst J.E. On the hydration of DNA. I. Preferential hydration and stability of DNA in concentrated trifluoracetate solution. Biopolimers, 1968,v.6,p. 134-5-13б0.

80. Андроникашвили Э.Л. Некоторые проблемы современной биофизики в свете тепловых измерений. Биофизика, 1972,т. ХУЛ, вып. 6,с. I068-I079»

81. Мревлишвили Г.М. Низкотемпературная калориметрия биологических макромолекул. Успехи физ. наук, 1979, т. 28,с. 273-312.

82. Мревлишвили Г.М., Джапаридзе Г.Ш. и др. Исследование гидратации полинуклеотида поли-(с£(у4-Т9. в спиральном и клубкообразном состоянии методом низкотемпературной сканирующей микрокалориметрии. Молекулярная биология, 198I, т. 15, № 2, с. 336-343.

83. Мревлишвили Г.М. Зависимость гидратации природных ДНК от G-C содержания. ДАН СССР, 1981, т. 260, № 3, с. 761-764.

84. Семенов М.А., Малеев В.Я., Сухоруков Б.И. Исследование стабильности гидрата ДНК методом термографиометрии. -Биофизика, 1978, т. 23, вып. 6, с. 1097-1098.

85. Q4. Suchorucov B.I. Water о in spatial organization and thermal stability of ША. Studia biophys., 1981, v. 85, N 1, p. 7-8.

86. Глухова O.T., Киселев В.Д., Теплицкий А.Б., Устюгов А.Н., Янсон И.К. Гидратация оснований нуклеиновых кислот. Цитозин и его металпроизводные. Биофизика, 1981, т.25, вып. 2, с. 351-352.

87. Sarvazyan A.P., Buckin V.A., Hemmes P. Ultrasonic Investigation of Solute-Solvent and Solute-Solute Interactionsin Aqueous Solutions of Bases, Nucleosides, and Nucleotides. J. Phys. Chem.,1980, v. 84, p.692-699.

88. Buckin V.A., Sarvazyan A.P. Ultrasonic Investigation of Molecular interactions and Hydration of Polynucleotides in Aqueous Solutions. Studia Biophys., 1980, v. 79, p. 77-78.

89. Buckin V.A., Tselikova S.V., Sarvazyan A.P. A new method of investigation of counterion-nucleic acid interactions. Studia Biophys., 1982, v. 87, p. 233-234.

90. Buckin V.A., Sarvazyan A.P., Buckina S.N., Albagyan R.A. Ultrasonic investigation of nucleic base hydration and its changes an stacking association. Studia Biophys., 1982, v. 87, p. 221-222.

91. Букин В.А., Маевский А.А., Вежховски К.JI. Акустическое исследование гидратации алкилированных нуклеиновых оснований. Тез. докл. I Всесоюзн. биофизического съезда. Москва, 1982, т. I, с. 55.

92. Сарвазян А.П. Ультразвуковая велосимметрия биологических соединений. Молекулярная биология, 1983, т. 17, вып. 5, с. 916-927,

93. Drew H.R., Dickerson R.E. Structure of а В-ША dodeca-mer. 3. Geometry of hydration. J. Mol. Biol., 1981, v. 151, p. 535-556.

94. Richards W.G. Ab initio method and the study of Molecular Hydration. In: Water. A Comprehensive Treaties. Ed. by Pranks P., Cambrige, 1979, v. 6,p. 123-138.

95. Warchel A. Calculations of chemical processes in solutions. J. Phys. Chem., 1979, v.83,Ii 12,p.1640-1652.

96. Pullman A., Pullman B. New Paths in the Molecular Orbital Approach to Solvation of Biological Molecules. -Quant. Rev.Biophys., 1975, v. 7, N 4,p. 505-566.

97. Poltev V.I., Shulupina N.V., Dyakonova L.P., Malenkov G.G, Simulation of the interaction of water molecules with nucleic acid bases using atom-atom potential functions. -- Stud. Biophys., 1981, v. 84, N 3, p. 187-194.

98. Rein R., Coeckelenberg V., Egan J. Elaboration of the principle of base complementary and the elements of a theory of point mutations. Int. J. Quant. Chem., 1975, Q.B.S., v. 2, p. 145-153.

99. Danilov V.J. On the nature of stability of the nucleotide bases associates in water solution. Mol. Biol. Rep., 1975, v. 2, IT 3, p. 263-266.

100. Данилов В.И., Закшевская К.М., Жолтовский Н.В. Проблема стабильности ДНК: вклад оснований. Итоги науки и техники, сер. Мол. биол., т. 15, под ред. М.В. Волькен-штейна, ВИНИТИ, М., 1979, с. 74-124.

101. Dashevsky V.G., Sarkisov G.N. The solvation and hydrophobic interaction of non-polar molecules in water in the approximation of interatomic potentials. The Monte Carlo method. Mol. Phys., 1974, v. 27, N 5,p.1271-1290.

102. Sulchodub L.F., Yanson J.K., Shelkovski V.S., Wierzchows-ki K.L. Mass-spectrometric investigation on hydration of nucleic acid components in vacuum. I. Alkylated uracils. Biophys., Chem., 1982,v.15,N 2,p.149-155.

103. Sukhodub L.P., Shelkovski V.S., Wierzchowski K.L Mass-spectrometric investigation on hydration of nucleic acid components in vacuum. II. N-methylated adenines. -Biophys.Chera.,1984,v. 19, p. 191-200.

104. Суходуб Л.Ф., Шелковский B.C. Масс-спектрометрическое изучение гидратации компонентов нуклеиновых кислот в вакууме. Ш. N -метилпроизводные цитозина и гуанина. -Препринт, 26-84, ФТИНТ, Харьков, 1984. 14 с.

105. Pullman В., Pullman A. Structural Factors Involved in the Binding of Netropsin and Distamucin A to Nucleic Acids. Stud. Biophys., 1980,v. 86, N 2, p.95-102.

106. Port G.N.J., Pullman A. Quantum-mechanical studies of environmental effects on biomolecules. 2. Hydration sites in purines and pyrimidines. FEBS Lett., 1973,v. 31, N 1, p. 70-74.

107. Pullman A. Molecular orbital approach to hydration studies of nucleic acids and proteins. In: Structure and Conformation of Nucleic Acids and Protein - Nucleic Acid Interactions Baltimore, Univ. Park Press, 1975,p. 457-484.

108. Pullman A., Pullman B. New Paths in the Molecular Orbital Approach to SolWation of Biological Molecules. -Quant.Rev.Biophys.,1975,v.7, N 4, p. 505-566.

109. Pullman A., Perahia D. Hydration scheme of uracil and cytosine. -Theoret.Chim.Aota,1978,v.48,N1,p.29-36.

110. Scordamaglia R., Cavallone F., Clementi E. Analytical potentials from "ab inito" computations for the interaction between biomolecules. 2. Water with the four bases of DNA. J. Amer. Chem. Soc., 1977, v. 99,

111. U 17, p. 5545-5550. 113. Clementi E., Corongiu G. A theoretical study on the water structure for nucleic acid "bases and base pairs in solution at T = 300 K . J. Chem. Phys., 1980, v. 72, N 7, p. 3979-3992.

112. Clementi E., Corongiu G. Theoretical and computational chemistry for large molecular systems. Studies in Physical and Theoretical Chemistry, 1982, v. 27, p. 397-431.

113. Clementi E. Structure of water and counterions for nucleic acid in solution. In: Structure and Dynamics. Nucleic Acid und Proteins. E. Clementi and R.H. Sarma, Eds., Adenine Press, N.Y., 1983, p.p. 321-364.

114. Bene J.E. Molecular orbital theory of the hydrogen bond. 30. Water-cytosine complexes. J. Comput. Chem.,1983, v. 4, N 2, p. 226-233.

115. Bene J.E. Molecular orbital theory of the hydrogen bond. 31• Water with the purine bases adenine and guanine. J. Molecular Structure, 1984, v. 108,p. 179-197.

116. Данилов В.И., Шварцман А.З. Об одном эффективном методе определения точек гидратации молекул: нуклеотидные основания. Молекулярная генетика и биофизика, 1981, вып.7, с. 62-72.

117. Данилов В.И., Шварцман А.З. Об одной эффективной схеме определения точек гидратации нуклеотидных оснований.-ДАН УССР, 198I, сер. Б., № II, с. 66-68.

118. Данилов В.И., Шварцман А.З. Теоретическое изучение точек гидратации уотсон-криковских пар оснований. -ДАН УССР, 1981, сер. Б., № 12, с. 39-41.

119. Данилов В.И., Шестопалова А.В. Изучение комплексов нуклеотидных оснований и уотсон-криковских пар с молекулой воды: плоские и пространственные конфигурации.- Молекулярная генетика и биофизика, 1984, вып. 9, с. 47-54.

120. Pullman В., Miertus S., Perahia D. Hydration scheme ofthe purine and purimidine bases and base-pairs of thenucleic acids. Theoret. Chim. Acta, 1979, v. 50, N 4, p. 317-325.

121. Coldblum A., Perahia D., Pullman A. Hydration scheme of the complementary base-pairs of DNA. PEBS Lett., 1978, v. 91, N 2, p. 213-215.

122. Шарафутдинов M.P., Данилов В.И. Теоретическое изучение схем гидратации оснований ДНК в малых кластерах воды. ДАН УССР, 1983, сер. Б., № 5, с. 80-в2.

123. Шарафутдинов М.Р., Данилов В.И. Теоретическое изучение схем гидратации уотсон-криковских пар оснований в малых кластерах воды. ДАН УССР, 1983, сер. Б., № 6, с.79-81.

124. Данилов В.И., Шарафутдинов М.Р., Маленков Г.Г., ПолтевВЛ. Изучение гидратации пиримидиновых оснований в малых кластерах воды методом Монте-Карло. ДАН СССР, 1982,т. 268, № 2, с. 485-488.

125. Шарафутдинов М.Р., Данилов В.И., Полтев В.И. Теоретическое изучение гидратации метилпроизводных аденинав вакууме. ДАН УССР, сер. Б., 1983, № 12, с. 69-72.

126. Шарафутдинов М.Р. Изучение гидратации оснований нуклеиновых кислот, их метилпроизводных и ассоциатов методом Монте-Карло: Автореф. дис. канд. физ.-мат.наук* Пущи-но, 1984. - 18 с.

127. Mruzik M.R., Abraham P.P., Sehreiber D.E., Pound G.M. A Monte Carlo study af ion-v/ater Clusters. J. Chem. Phys., 1976, v. 64, N 2, p. 481-491.

128. Clementi E. Determination of liquid water structure, coordination numbers for ions and solvation for biological molecules. Lecture Kotes in Chemistry, v. 2, Springer-Verlag, Ber., Heidel, N.Y., 1976, 107 p.

129. Jorgensen W.L., Biget B., Ghandrasekhar J. Nature of dilute solutions of sodium and metroxide ions in methanol.- J. Amer.Chem.Soc., 1982, v.104, N 17, p. 4584-4591.

130. Ghandrasekhar J., Jorgensen W.L. The nature of dilute solutions of sodium ion in water, methanol, and tetra-hydrofuran. J. Chem. Phys., 1982, v. 77, N 10,p.5080-9089.

131. Romano S., Clementi E. Monte Carlo simulation of water solvent with biomolecules. Serine and the corresponding zwitterion. Int.J.Quant.Chem., 1980, v. 17, N 5,p. 1007-1029.

132. Owicki J.C., Scheraga N.A. Monte Carlo calculations in the isothermal isobaric ensemble. 1. Liquid water. -J. Amer. Chem. Soc., 1977, v. 99, N 23,p. 7403-7412.

133. Danilov V.J., Tolokh J.S. Nature of the stacking of nucleic acid bases in water: a Monte Carlo simulation.- J. Biomolecular Structure and Dynamics, 1984, v. 2, N 1, p. 119-130.

134. Clementi E., Corongiu G. Interaction of water with DNA single helix in the A-conformation. Biopolymers, 1979, v. 18, p. 2431-2450.

135. Clementi E., Gorongin G. Interaction of water with DNA single and double helix the B-conformation. Int. J. Quant. Chem., 1979, v. 16, p. 897.

136. Gorongiu G., Clementi E. Simulations of the solvent structure for macromolecules. 1. Solvation of B-DNA double helix at T = 300 Ii. Biopolymers, 1981, v.20,1. N 3, p. 551-571.

137. Журкин В.Б., Лысов Ю.П., Иванов В.И., Маленков Г.Г. Пространственная модель комплекса ДНК-гидрат . -Молекулярная биология, 1975, т. 9, вып. I, с. 95-104.

138. Маленков Г.Г., Минасян К.А. В~А переход в водных растворах неэлектролитов. Молекулярная биология, 1977, т. II, вып. 2, с. 352-360.

139. Дьяконова Л.П., Маленков Г.Г., Дьяконов В.Ю. Изучение взаимодействия молекулы ДНК со средой методом Монте-Карло. ДАН СССР, 1980, т. 252, № 2, с. 497-481.

140. Danilov V.J., Tolokh J.S., Poltev V.J., Malenkov G.G. Nature of the stacking interaction of nucleotide bases in water: a Monte Carlo study of the hydration of uracil molecule associates. FEBS Lett., 1984, v. 167,1. N 2, p. 245-248.

141. Danilov V.J., Tolokh J.S., Poltev V.J. Nature of the stacking interactions of nucleotide bases in water:a Monte Carlo study of the hydration of thymine molecule associates. FEBS Lett.,1984,N1712,p.325-328.

142. Данилов В.И., Толох И.С. Природа стэкинг-взаимодействий оснований нуклеиновых кислот в воде: изучение методом Монте-Карло. ДАН СССР, 1984, т. 274, № 4, с. 968-971.

143. Pohorille A., Pratt L.R., Burt S.K., MacElroy R.D. Solution influence on bioinole ular equilibria: nucleic acid base associations. J. Biomolecular Structure and Dynamics, 1984, V.1, H 5, p. 1257-1280.

144. Ingram M.G., Gomer R. Mass spectrometric analysis of ions from the field microscope. J. Chem. Phys., 1954, v. 22, N 7, p. 1279-1280.

145. Ingram M.G., Gomer R. Massenspektrometrische Untersuchungen der Feldemission positiven Ionen. Z. Naturforsch., 1955, v.10a,N 11, S. 863-872.

146. Мюллер Э.В., Цонг Т.Т. Полевая ионная микроскопия, полевая ионизация и полевое испарение. М.: Наука, 1980, с. 220,

147. Король Э.Н., Лобанов В.В., Назаренко В.А., Покровский В.А. Физические основы полевой масс-спектрометрии. Киев: Наук, думка, 1978. - 191 с.

148. Мюллер Э.В. Автоионизация и автоионная микроскопия. -УФН, 1962, т. 77, № 3, с. 481-552.

149. Beckey H.D., Danmen J., Knoppel H. Über die Feldstärkeabhängigkeit der Winkelverteilung feldemittierter Electro-nen und Ionen. Z. Ilaturfirsch., 1966, v. 21a,1. N 2, S. 141-152.

150. Beckey H.D. Field Ionization Mass Spectrometric. -Berlin: Academie-Verlag, 1971, 341 p.

151. Beckey H.D. Principles of field ionization of fielddesorption mass-spectrometry. London, Perg. Press, 1977. - 335 p.

152. Yanson J.К., Teplitsky А.В., Suchodub L.P. Experimental studies of molecular interactions between nitrogen bases of nucleic acid. Biopolymers, 1979, v. 18,p. 1149-1170.

153. Гарбер Р.И.-F., Драпова Ж.И., Михайловский И.М. Способ изготовления игольчатых автоэлектронных эмиттеров. -Авторское свидетельство № I7I929, 1965 г.

154. Фрейберг Г.Н. Улучшенная полупроводниковая схема травления острий. 1ГГЭ, 1970, № 5, с. 233.

155. Методы анализа поверхностей. Под ред. А. Захдерны. -М.: Мир, 1979. 582 с.

156. Джонстон Р. Руководство по масс-спектрометрии для химиков-органиков. М.: Мир, 1975, - 236 с.

157. Hill R.J. The absorption of water on tungsten. Vacuum, 1961, v. 11, H 5-6, p. 260-271.

158. Суходуб Л.Ф., Веркин Б.И., Шелковский B.C., Янсон И.К. Масс-спектрометрическое исследование термодинамических характеристик ассоциатов воды. ДАН СССР, 1981,т. 258, № 6, с. 1414-1417.

159. Суходуб Л.Ф., Янсон И.К. Изучение водородноевязанных комплексов оснований нуклеиновых кислот методом полевой масс-спектрометрии. Препринт ФТИНТ. Харьков, 1976. -19 с.

160. Янсон И.К., Теплицкий А.Б. Новый метод определениятеплот сублимации органических соединений. Журн. физ. химии, 1975, т. 49, вып. 3, с. 736-737.

161. Веркин Б.И., Янсон И.К., Теплицкий А.Б., Стрижко Г.Д. Спектроскопическое изучение взаимодействия азотистых оснований в газовой фазе. ДАН СССР, 1980, т. 255,1. I, с. 219-221.

162. Годнев И.Н. Вычисление термодинамических функций по молекулярным данным. М.: 1ШТЛ, 1956. - 420 с.

163. Еремин Е.Н. Основы химической термодинамики. М.: Высшая школа, 1974. - 374 с.

164. Slanina Z. A remark on the water dimer and its isomerism. J. Chem. Phys., 1980, v. 73, N 5,p. 2519-2521.

165. Bolander R.W., Kassner J.L., Zung J.T. Semiempirical determination of the hydrogen bond energy for water clusters in the vapor phase. 1. General theory and application to the dimer. J. Chem. Phys., 1969,v. 50, IT 10, p. 4402-4407.

166. Антонченко В.Я., Ильин В.В., Маковский Н.Н. Эффекты молекулярной упорядоченности в тонких пленках воды. -Докл. АН УССР, 1983, сер. А, № I, с. 54-56.

167. Маленков Г.Г. Геометрия построек из молекул воды в структурах гидратов. Журн. структ. химии. 1962, т. 3, с. 220-243.

168. Кондратьев В.Н. Энергии разрыва химических соединений, потенциалы ионизации и сродство к электрону. М.: Наука, 1974. - 276 с.

169. Веркин Б.И., Суходуб Л.Ф., Янсон И.К. Потенциалы ионизации азотистых оснований нуклеиновых кислот. ДАН СССР, 1976, т. 228, с. 1452-1455.

170. Duke С.В., Alferieff М.Е. Tield emission though atoms absorbed on a metal surface. J. Chem. Phys., 1967, v. 46, U 3, p. 923-937.

171. Padva A., O'Donnell T.J., Lebreton P.R. UV protoelect-ron studies of biological pyrimidines: the valense electronic structure of methyl substituted uracils. -Chem. Phys. Lett., 1976, v. 41, p. 278-282.

172. Peng S., Padva A., Lebreton P.R. Ultraviolet photo-electron studies of purines: the valense electronic structure of adenine. Proc. Acad. Sci., USA, 1976, v. 73, N 9, p. 2966-2968.

173. Брусков В.И., Бушуев В.Н., Полтев В.И. Исследование методом ядерного магнитного резонанса водородных связей типа С-Н . 0 в аналогах оснований нуклеиновых кислот. Мол. биология, 1980, т. 14, вып. 2, с. 316-322.

174. Брусков В.И., Окон М.С. Термические характеристики

175. С-Н . О водородных связей, образуемых аналогами оснований нуклеиновых кислот. ДАН СССР, 1984, т. 277, № б, с. 1482-1485.

176. Del Bene J.E. Molecular orbital theory of the hydrogen bond. 21 Monosubstituted pyridines as proton acceptors. J. Am. Chem. Soc., 1979, v. 101, U 24, p.p. 7146-7151.

177. Веркин Б.И., Суходуб Л.Ф., Гайворонский Д.А. Наблюдение полигидратов нуклеотидных оснований в вакууме методом низкотемпературной полевой масс-спектрометрии. ДАН СССР, 1984, т. 277, № 5, с. 1252-1255.