ETHIDIUMBROMID: STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ, TOXICITA - CHEMIE - 2025

Ethidiumbromidu je fluorescenční aromatickou sloučeninu, která má schopnost, protože jeho chemické struktury, je vložen mezi řetězců DNA. Také se váže na vysoce složené molekuly RNA. To umožňuje interakci mezi touto solí a dusíkatými bázemi.

Ethidiumbromid absorbuje ultrafialové světlo ve vlnové délce v rozmezí od 210 nm do 285 nm, přičemž vyzařuje oranžovou fluorescenci 605 nm. Intenzita jeho fluorescence se zvyšuje až 20krát, když interaguje s DNA.

DNA barvení ethidiumbromidem fluoreskujícím pod UV zářením na agarózovém gelu. Zdroj: Škola přírodních zdrojů od Ann Arbor

Vzhledem ke své fluorescenční vlastnosti se ethidiumbromid používá k vizualizaci separovaných fragmentů DNA agarózovou elektroforézou (horní obrázek); technika zavedená nezávisle Aaijem a Borstem (1972) a Sharpem (1973).

Ethidiumbromid, pokud je interkalován mezi řetězci DNA, může také bránit jeho procesům duplikace a transkripce; a proto být příčinou vzniku mutací. Neexistují však žádné přesvědčivé důkazy, které by tento předpoklad podporovaly.

Chemická struktura

Molekulární struktura ethidiumbromidu. Zdroj: Calvero.

Na horním obrázku je molekulární struktura ethidiumbromidu představovaná strukturním vzorcem.

Molekula je téměř úplně ploché, protože všechny atomy systému tvořeného třemi kroužky (fenanthridinových) a kladně nabitý atom dusíku, mají sp ² hybridizaci. Ale není to stejné s jeho substitučními skupinami.

Krajně pravá fenylová skupina, aminoskupiny a ethylová skupina vázané na nabitý dusík jsou zodpovědné za systém absorbující UV vlnové délky, které pak charakterizují fluorescenci ethidium bromidu.

Na druhé straně si všimněte, že jejich intermolekulární interakce se řídí hlavně elektrostatickými atrakcemi; a v menší míře je drží pohromadě londýnské disperzní síly prstenů.

Vlastnosti

název

Ethidiumbromid.

Název IUPAC: 3,8-diamino-5-ethyl-6-fenylfenanthridinium bromid.

Synonyma: homide bromide a Dromilac.

Molekulární vzorec

C ₂₁ H ₂₀ N ₃ Br

Fyzický vzhled

Tmavě červené krystaly nebo se vyskytuje jako hnědý prášek.

Chuť

Hořké.

Zápach

Pevná látka bez zápachu.

Bod tání

260 až 262 ° C (rozkládá se).

bod vznícení

> 100 ° C

Rozpustnost

40 g / l při 25 ° C ve vodě a 2 mg / ml v ethanolu.

Hustota

0,34 g / cm ³

Tlak páry

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

Rozdělovací koeficient oktanol / voda

Log Kow = - 0,38

Rozklad

Při zahřátí na rozklad se ethidiumbromid vydává velmi toxický kouř bromovodíku a oxidů dusíku.

Stabilita

Stabilní a nekompatibilní se silnými oxidačními činidly.

Index lomu

1,67 (odhad).

pH

4-7 ve 2% roztoku ve vodě.

Aplikace

Polymerázová řetězová reakce (PCR)

Polymerázová řetězová reakce, PCR, umožňuje získat mnoho kopií exponenciálně počínaje fragmentem DNA. Tato technika je založena na vlastnosti enzymu DNA polymerázy replikovat řetězce DNA z jeho fragmentů, které slouží jako templát.

Je to technika, která má nekonečné aplikace, včetně detekce mutací souvisejících s dědičnými chorobami; testy otcovství; identifikace osoby, která spáchala trestný čin atd.

Ethidiumbromid pomáhá identifikovat fragmenty DNA, produkty jejich enzymatické degradace, které lze použít v metodě PCR.

Elektroforéza DNA na agarózovém a akrylamidovém gelu

Ethidiumbromid je začleněn do gelu před provedením elektroforézy. Sloučenina je vložena mezi pásy DNA a vytváří fluorescenci, když je vystavena ultrafialovému světlu, které slouží k odhalení fragmentů DNA, které jsou separovány elektroforézou.

Fluorescenční vzorec elektroforézy slouží jako orientace o původu fragmentů DNA. Vazba ethidiumbromidu na DNA mění konformaci, náboj, hmotnost a flexibilitu molekuly DNA, což má za následek snížení mobility makromolekuly.

Tento efekt se zvyšuje se zvyšující se velikostí fragmentu DNA.

Působení ethidiumbromidu na trypanosomy

Ethidiumbromid se začal používat při léčbě trypanosomiázy u skotu v 50. letech 20. století pod názvem Homidio. Odtud přišlo jméno homid bromid jako synonymum pro ethidium bromid.

Terapeutické použití ethidiumbromidu je založeno na jeho toxicitě pro mitochondrie. To se projevuje snížením počtu kopií mitochondriální DNA.

Ethidiumbromid se váže na molekuly DNA trypanosomového kinetoplastu a mění svou konformaci na DNAz. Tato forma DNA je smrtelná, protože její replikace je inhibována.

Použití u zvířecího modelu roztroušené sklerózy

Přímá injekce ethidiumbromidu do cisterny magna vyvolala reprodukovatelnou lézi akutní ztráty myelinu v mozkovém kmeni potkanů. Stejná injekce míchy u koček způsobila lézi srovnatelnou s lézí pozorovanou u potkanů.

Roztroušená skleróza je autoimunitní onemocnění nervového systému, při kterém imunitní systém ničí myelin, látku pokrývající neurony.

Toxicita

Expozice

Ethidiumbromid je považován za toxickou sloučeninu, protože při inhalaci způsobuje akutní podráždění dýchacích cest. Také při styku s kůží může ethidiumbromid způsobit zánět a / nebo změnu barvy.

Mezitím akutní expozice v očích způsobuje podráždění, zarudnutí a bolest očí. Proto se doporučuje, aby se s materiálem používaným s ethidiumbromidem zacházelo podle bezpečnostního listu (MSDS).

Mutagenní charakter

Ethidiumbromid je považován za vysoce mutagenní sloučeninu, protože při interkalaci v DNA by mohl ovlivnit jeho duplikování a transkripci, což by způsobilo mutace; a dokonce byl upozorněn na možný karcinogenní účinek.

Test AMES detekoval indukci mutací ethidiumbromidem v bakteriích, když byl v testu použit homogenát jater.

To nás vedlo k názoru, že není přímo odpovědný za výskyt mutací v bakteriích, ale že by to mohlo být důsledkem působení nějakého metabolitu generovaného při interakci ethidiumbromidu s jaterním homogenátem.

Na druhé straně Program pro přírodní toxikologii stanovil, že ethidiumbromid nebyl pro potkany a myši mutagenní. Přesto se jeho použití v laboratořích, které je používají ve svém výzkumu, omezuje.

Koncentrace ethidiumbromidu použitá při vyšetřování je však jedna tisícina koncentrace dávky podané skotu při léčbě trypanosomiázy, aniž by došlo k mutacím.

Reference

1. Doronina Vicki. (2017). Hořící jasné: krátká historie barvení DNA ethidiumbromidem. Obnoveno z: bitesizebio.com
2. Wikipedia. (2020). Ethidiumbromid. Obnoveno z: en.wikipedia.org
3. ElSevier BV (2020). Ethidiumbromid. ScienceDirect. Obnoveno z: sciposedirect.com
4. Královská společnost chemie. (2020). Ethidiumbromid. Obnoveno z: chemspider.com
5. Chemická kniha. (2017). Ethidiumbromid. Obnoveno z: chemicalbook.com
6. Polytechnická univerzita ve Valencii. (2012). Standardní postup pro práci s ethidiumbromidem. Obnoveno z: sprl.upv.es