ETIDIUMBROMID: STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK, GIFTIGHET - KJEMI - 2026

Den etidiumbromid er en fluoriserende aromatisk forbindelse som har den evne, på grunn av dens kjemiske struktur, bli innsatt mellom de DNA-kjeder. Det binder seg også til sterkt brettede RNA-molekyler. Dette muliggjør en interaksjon mellom dette saltet og nitrogenholdige baser.

Etidiumbromid absorberer ultrafiolett lys i et bølgelengdeområde fra 210 nm til 285 nm, og gir en oransje fluorescens på 605 nm. Intensiteten av fluorescensen øker opptil 20 ganger når den interagerer med DNA.

DNA-farging med etidiumbromid fluorescerende under UV-stråling på agarosegel. Kilde: School of Natural Resources fra Ann Arbor

På grunn av dens fluorescensegenskap blir ethidiumbromid brukt til å visualisere separerte DNA-fragmenter ved agaroseelektroforese (øvre bilde); teknikk introdusert uavhengig av Aaij og Borst (1972) og Sharp (1973).

Etidiumbromid, når det ble kalkulert mellom DNA-kjeder, kan også hindre duplisering og transkripsjonsprosesser; og derfor være årsaken til generasjonen av mutasjoner. Det er imidlertid ingen avgjørende bevis som støtter denne antagelsen.

Kjemisk struktur

Molekylær struktur av etidiumbromid. Kilde: Calvero.

I det øvre bildet har vi molekylstrukturen til etidiumbromid representert av dens strukturelle formel.

Molekylet er nesten helt flatt, fordi alle atomer i systemet dannet av de tre ringene (fenantridin) og det positivt ladede nitrogenatomet har Sp ^2- hybridisering . Men det er ikke det samme med substituentgruppene.

Den ytterste høyre fenylgruppen, aminogruppene og etylgruppen bundet til det ladede nitrogenet er ansvarlig for systemet som absorberer UV-bølgelengdene som deretter kjennetegner fluorescensen til etidiumbromid.

Vær derimot oppmerksom på at deres intermolekylære interaksjoner hovedsakelig styres av elektrostatiske attraksjoner; og i mindre grad blir de holdt sammen av Londons spredningskrefter.

Egenskaper

Navn

Etidiumbromid.

IUPAC-navn: 3,8-Diamino-5-etyl-6-fenylfenantridiniumbromid.

Synonymer: homide bromide and Dromilac.

Molekylær formel

C ₂₁ H ₂₀ N ₃ Br

Fysisk utseende

Mørkerøde krystaller eller forekommer som et brunt pulver.

Smak

Bitter.

lukt

Luktfri solid.

Smeltepunkt

260-262 ° C (spaltes).

tenningspunkt

> 100 ºC

løselighet

40 g / l ved 25 ºC i vann og 2 mg / ml etanol.

tetthet

0,34 g / cm ³

Damptrykk

1,2 · 10 ^-12 mmHg ved 25 ° C (estimert).

Fordelingskoeffisient for oktanol / vann

Log Kow = - 0,38

dekomponering

Når det varmes opp til spaltning, avgir etidiumbromid en meget giftig røyk av hydrogenbromid og nitrogenoksider.

Stabilitet

Stabil og uforenlig med sterke oksidasjonsmidler.

Brytningsindeks

1,67 (estimert).

pH-

4-7 i en 2% løsning i vann.

applikasjoner

Polymerasekjedereaksjon (PCR)

Polymerasekjedereaksjonen, PCR, gjør det mulig å oppnå mange kopier eksponentielt fra et DNA-fragment. Teknikken er basert på egenskapen til DNA-polymerase-enzymet for å gjenskape DNA-strengene fra fragmentene som fungerer som en mal.

Det er en teknikk som har uendelige bruksområder, inkludert påvisning av mutasjoner relatert til arvelige sykdommer; farskapstester; identifikasjon av en person som har begått en forbrytelse osv.

Ethidium bromide hjelper til med å identifisere DNA-fragmenter, produkter fra dets enzymatiske nedbrytning som kan brukes i PCR-teknikken.

Agarose og akrylamidgelelektroforese av DNA

Etidiumbromidet blir inkorporert i gelen før elektroforesen utføres. Forbindelsen er klemt mellom DNA-båndene og produserer en fluorescens når den utsettes for ultrafiolett lys som tjener til å avsløre DNA-fragmentene som er separert ved elektroforese.

Fluorescensmønsteret til elektroforesen fungerer som en orientering om opphavet til DNA-fragmentene. Bindingen av etidiumbromid til DNA endrer konformasjonen, ladningen, vekten og fleksibiliteten til DNA-molekylet, noe som resulterer i en reduksjon i mobiliteten til makromolekylet.

Denne effekten øker når størrelsen på DNA-fragmentet øker.

Virkning av etidiumbromid på trypanosomer

Etidiumbromid begynte å bli brukt i behandlingen av trypanosomiasis hos storfe på 1950-tallet, under navnet Homidio. Derfra kom navnet homide bromide som et synonym for ethidium bromide.

Den terapeutiske bruken av etidiumbromid er basert på toksisiteten til mitokondriene. Dette manifesteres av en reduksjon i antall kopier av mitokondrielt DNA.

Etidiumbromid binder seg til DNA-molekylene i trypanosomkinetoplasten og endrer dens konformasjon til DNAz. Denne formen for DNA er dødelig, siden replikasjonen hemmes.

Bruk i en dyremodell for multippel sklerose

Direkte injeksjon av etidiumbromid i cistern magna ga en reproduserbar akutt myelin tap lesjon i hjernestammen til rotter. Den samme ryggmargsinjeksjonen hos katter produserte en lesjon sammenlignbar med den som ble sett hos rotter.

Multippel sklerose er en autoimmun sykdom i nervesystemet, der immunsystemet ødelegger myelin, et stoff som dekker nevroner.

toksisitet

Exposition

Etidiumbromid regnes som en giftig forbindelse, siden det ved innånding forårsaker akutt irritasjon i luftveiene. Ved kontakt med huden kan etidiumbromid også forårsake betennelse og / eller misfarging.

I mellomtiden forårsaker akutt eksponering i øynene irritasjon, rødhet og smerter i øynene. Derfor anbefales det at materialet som brukes med etidiumbromid, håndteres med sikkerhetsdatabladet (MSDS).

Mutagen karakter

Etidiumbromid regnes som en sterkt mutagent forbindelse, siden det kan påvirke duplisering og transkripsjon ved interkalkering i DNA og forårsake mutasjoner. og til og med er det påpekt en mulig kreftfremkallende handling.

AMES-testen oppdaget bare induksjon av mutasjoner av etidiumbromid i bakterier når et leverhomogenat ble brukt i testen.

Dette fikk oss til å tenke at det ikke er direkte ansvarlig for utseendet til mutasjoner i bakterier, men at disse kan være en konsekvens av virkningen av noe metabolitt generert i interaksjonen mellom etidiumbromid og leverhomogenatet.

På den annen side slo The Natural Toxicology Program ut at etidiumbromid ikke var mutagent for rotter og mus. Til tross for dette blir bruken redusert i laboratoriene som bruker den i sin forskning.

Imidlertid er konsentrasjonen av etidiumbromid som ble brukt i undersøkelsene en promille av konsentrasjonen av dosen gitt til storfe i behandlingen av trypanosomiasis, uten mutasjoner.

referanser

1. Doronina Vicki. (2017). Burning bright: en kort historie med etidiumbromid-DNA-farging. Gjenopprettet fra: bitesizebio.com
2. Wikipedia. (2020). Etidiumbromid. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
3. ElSevier BV (2020). Etidiumbromid. Science. Gjenopprettet fra: sciencedirect.com
4. Royal Society of Chemistry. (2020). Etidiumbromid. Gjenopprettet fra: chemspider.com
5. Kjemisk bok. (2017). Etidiumbromid. Gjenopprettet fra: chemicalbook.com
6. Polyteknisk universitet i Valencia. (2012). Standard prosedyre for arbeid med etidiumbromid. Gjenopprettet fra: sprl.upv.es