Два різних погляди на зв'язування ціаніновго барвника з малими борозенками ДНК

Багато досліджень проводиться з молекулами, що зв'язуються з ДНК. Малюнок показує загальний механізм зв'язування, коли молекула затримується у борознці ДНК. Особливий інтерес викликає зв'язування із "специфічною послідовністю", коли молекула зв'язується тільки зі специфічними послідовностями пар основ у ДНК. Такі молекули можуть бути використані для діагностики, для визначення присутності певного типу ДНК у пробі. Часто при зв'язуванні молекула змінює колір, що робить ідентифікацію певних генів, характерних, наприклад, для вірусів досить простою. Іншим використанням для молекул, що зв'язуються з ДНК, є створення препаратів, які зв'язуються з певними конкретними генами і запобігають їх активації.

Ви працюєте у іноваційній біотехнологічній компанії. У компанії винайшли новий молекулярний барвник під кодовою назвою dye_a, який вибірково зв'язується з частиною вірусної ДНК, яку ми називатимемо ДНК_a. Цей барвник представляє собою слабку кислоту і може існувати як у протонованій (HDye_a⁺) так і депротонованій (Dye_a) формах. Вони пов'язані між собою стандартною для усіх слабких кислот реакцією:

HDye_a⁺ + H₂O <==> Dye_a + H₃O⁺

HDye_a⁺ приєднується до ДНК згідно рівноважної реакції,

HDye_a⁺ + ДНК_a <==> Hdye_a⁺-ДНК_a

де Hdye_a⁺-ДНК_a означає одну молекулу, яка складається з HDye_a⁺ зв'язаного з ДНК_a.

Ваша компанія створює апарат для визначення зараженості води вірусами, що містять фрагмент ДНК_a. Для калібрування приладу Ви із співробітниками повинні отримати розчин, у якому співвідношення [Hdye_a⁺-ДНК_a]/[ДНК_a] = 1. Через особливості практичного використання, цей калібровочний розчин повинен зберігати свої властивості при додаванні невеликих кількостей кислот або лугів.

Використовуючи Virtual Lab приготуйте 100 мл розчину, який:

a) При додаванні 1 мл 0.1M розчину барвника до 1 мл 10^-3M розчину ДНК призводить до приєднання половини молекул ДНК до молекул барвника:

[Hdye_a⁺-ДНК_a]/[ДНК_a] = 1 ± 0.05

b) Додавання 0.1 мл 1M розчину NaOH, або 0.1 мл 1M розчину HCl не порушить цього співвідношення:

[Hdye_a⁺-ДНК_a]/[ДНК_a] = 1 ± 0.05

Будь ласка вкажіть розчини, які Ви змішали для створення 100 мл розчину (вкажіть назви реактивів та їх об'єми, а також переконайтесь, що їх сумарний об'єм становить саме 100 мл). Опишіть також, будь ласка, як Ви прийшли саме до такого розв'язку.