ВИВЧЕННЯ ЗОННОЇ СТРУКТУРИ ЦИТОЗИНУ

Анотація

Експериментальні дослідження збудження тиміну, гуаніну, цитозину, урацилу, які є основою біологічної структури ДНК та РНК, сприяють вивченню особливостей механізмів їх руйнування під впливом низькоенергетичного β-випромінювання та опромінювання ультрафіолетовими променями. Кристалохімічний аналіз структури цитозину показав, що вона існує у двох кристалічних формах, які кристалізуються в орторомбічній сингонії, але у різних просторових групах (форма Cyt(I) Pccn (56) та Cyt(II) P2₁2₁2₁ (19)). Кристалічна структура цитозину (форма Cyt(I)) утворюється повторенням фрагментів, які складаються із двох паралельних ланцюгів, кожний із яких формують по три молекули цитозину. Паралельні ланцюги з’єднуються між собою водневими зв’язками, які утворюються між атомами N аміногрупи однієї молекули та N гетероциклічного кільця іншої молекули N–H^¼N (1.897 Å). Окремі фрагменти розташовані перпендикулярно один до одного (вздовж осі х та осі у) та з’єднуються між собою водневими зв’язками N аміногрупи та О карбонільної групи N–H^¼O (2.158 Å). Лінійні ланцюги з молекул цитозину (форма Cyt(ІI)) розташовуються вздовж осі у і з’єднуються між собою молекулами цитозину сусідніх ланцюгів водневими зв’язками N–H^¼O (2.127 Å). Ланцюги формуються з молекул цитозину, які з’єднані між собою водневими зв’язками N–H^¼O (2.153 Å) та N–H^¼N (1.898 Å). Ab initio квантово-хімічні розрахунки електронної структури з використанням програмного пакету Quantum Espresso (QE) на основі теорії функціоналу густини (DFT) показали, що Cyt(ІI) характеризується прямозонним типом провідності, ширина забороненої зони E_g = 3.52 еВ, енергія кристалічної комірки E_кр= –571.81 Ry, енергія на один атом E/ат= –142.95 Ry, енергія Фермі E_Фермі=2.67 еВ. Оптична заборонена зона (E_g) цитозину Cyt(ІI) формується переходами електронів N 2р(О 2p) → С 2р(N 2р).