ETIDIUMBROMID: STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNING, TOXICITET - KEMI - 2026

Den etidiumbromid är en fluorescerande aromatisk förening som har förmåga, på grund av dess kemiska struktur, kan införas mellan DNA-kedjor. Det binder också till mycket vikta RNA-molekyler. Detta möjliggör en interaktion mellan detta salt och kvävebaserna.

Etidiumbromid absorberar ultraviolett ljus i ett våglängdsområde från 210 nm till 285 nm, vilket avger en orange fluorescens på 605 nm. Intensiteten av dess fluorescens ökar upp till 20 gånger när den interagerar med DNA.

DNA-färgning med etidiumbromid fluorescerande under UV-strålning på agarosgel. Källa: School of Natural Resources från Ann Arbor

På grund av dess fluorescensegenskap används etidiumbromid för att visualisera separerade DNA-fragment genom agaroselektrofores (övre bild); teknik introducerad oberoende av Aaij och Borst (1972) och Sharp (1973).

Etidiumbromid, när det samverkas mellan DNA-kedjor, kan också hindra dess duplicerings- och transkriptionsprocesser; och därför vara orsaken till genereringen av mutationer. Det finns dock inga avgörande bevis som stöder detta antagande.

Kemisk struktur

Molekylär struktur av etidiumbromid. Källa: Calvero.

I den övre bilden har vi molekylstrukturen för etidiumbromid representerad av dess strukturformel.

Molekylen är nästan helt platt, eftersom alla atomerna i systemet som bildas av de tre ringarna (fenantridin) och den positivt laddade kväveatomen har sp ² hybridisering . Men det är inte samma sak med dess substituentgrupper.

Den längst till höger fenylgruppen, aminogrupperna och etylgruppen bunden till det laddade kvävet är ansvariga för systemet som absorberar UV-våglängderna som sedan karakteriserar fluorescensen för etidiumbromiden.

Notera å andra sidan att deras intermolekylära interaktioner huvudsakligen styrs av elektrostatiska attraktioner; och i mindre grad hålls de samman av Londons spridningsstyrkor för ringarna.

Egenskaper

namn

Etidiumbromid.

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

Synonymer: homide bromide and Dromilac.

Molekylär formel

C ₂₁ H ₂₀ N ₃ Br

Fysiskt utseende

Mörkröd kristaller eller förekommer som ett brunt pulver.

Smak

Bitter.

Odör

Luktfri fast.

Smältpunkt

260-262 ° C (sönderdelas).

antändningspunkt

> 100 ºC

löslighet

40 g / l vid 25 ºC i vatten och 2 mg / ml etanol.

Densitet

0,34 g / cm ^{^}

Ångtryck

1,2 · 10 ^-12 mmHg vid 25 ° C (uppskattat).

Fördelningskoefficient oktanol / vatten

Log Kow = - 0,38

Sönderfall

När den upphettas till sönderdelning avger etidiumbromid en mycket giftig rök av vätebromid och kväveoxider.

Stabilitet

Stabil och oförenlig med starka oxidationsmedel.

Brytningsindex

1,67 (uppskattat).

pH

4-7 i en 2% -ig lösning i vatten.

tillämpningar

Polymeraskedjereaktion (PCR)

Polymeraskedjereaktionen, PCR, tillåter erhållande av många kopior exponentiellt med utgångspunkt från ett DNA-fragment. Tekniken är baserad på egenskapen hos DNA-polymerasenzym att replikera DNA-strängar från dess fragment som fungerar som en mall.

Det är en teknik som har oändliga tillämpningar, inklusive upptäckt av mutationer relaterade till ärftliga sjukdomar; faderskapstest; identifiering av en person som har begått ett brott etc.

Etidiumbromid hjälper till att identifiera DNA-fragment, produkter från dess enzymatiska nedbrytning som kan användas i PCR-tekniken.

Agaros och akrylamidgelelektrofores av DNA

Etidiumbromiden införlivas i gelén innan elektrofores utförs. Föreningen är inklämd mellan DNA-banden och ger en fluorescens när den utsätts för ultraviolett ljus som tjänar till att avslöja DNA-fragmenten som är separerade vid elektrofores.

Fluorescensmönstret för elektrofores tjänar som en orientering om ursprunget till DNA-fragmenten. Bindningen av etidiumbromid till DNA förändrar konformationen, laddningen, vikten och flexibiliteten hos DNA-molekylen, vilket resulterar i en minskning av mobiliteten hos makromolekylen.

Denna effekt ökar när DNA-fragmentets storlek ökar.

Verkan av etidiumbromid på trypanosomer

Etidiumbromid började användas vid behandling av trypanosomiasis hos nötkreatur på 1950-talet, under namnet Homidio. Därifrån kom namnet homide bromide som en synonym för ethidium bromide.

Den terapeutiska användningen av etidiumbromid baseras på dess toxicitet för mitokondrierna. Detta manifesteras av en minskning av antalet kopior av mitokondriellt DNA.

Etidiumbromid binder till DNA-molekylerna i trypanosomkinetoplasten och ändrar dess konformation till DNAz. Denna form av DNA är dödlig, eftersom dess replikation hämmas.

Använd i en djurmodell för multipel skleros

Direkt injektion av etidiumbromid i cistern magna gav en reproducerbar akut myelinförlustskada i råttorna. Samma ryggmärgsinjektion hos katter producerade en lesion jämförbar med den som ses hos råttor.

Multipel skleros är en autoimmun sjukdom i nervsystemet, där immunsystemet förstör myelin, ett ämne som täcker neuroner.

Giftighet

Utläggning

Etidiumbromid betraktas som en giftig förening eftersom den genom inandning orsakar akut irritation i luftvägarna. Genom kontakt med huden kan etidiumbromid också orsaka inflammation och / eller missfärgning.

Samtidigt orsakar akut exponering i ögonen irritation, rodnad och smärta i ögonen. Därför rekommenderas det att materialet som används med etidiumbromid hanteras med säkerhetsdatabladet (MSDS).

Mutagen karaktär

Etidiumbromid betraktas som en mycket mutagen förening, eftersom den kan kopplas in i DNA kan påverka dess duplicering och transkription och orsaka mutationer. och till och med har påpekats en möjlig cancerframkallande verkan.

AMES-testet upptäckte endast induktion av mutationer av etidiumbromid i bakterier när ett leverhomogenat användes i testet.

Detta fick oss att tro att det inte är direkt ansvarigt för uppkomsten av mutationer i bakterier, men att dessa kan vara en följd av verkan av någon metabolit som genererats i interaktionen mellan etidiumbromid och leverhomogenatet.

Å andra sidan konstaterade The Natural Toxicology Program att etidiumbromid inte var mutagent för råttor och möss. Trots detta minskas dess användning i de laboratorier som använder den i sin forskning.

Emellertid är koncentrationen av etidiumbromid som användes i undersökningarna en tusendel av koncentrationen av dosen som ges till nötkreatur vid behandling av trypanosomiasis, utan att mutationer uppträder.

referenser

1. Doronina Vicki. (2017). Burning light: en kort historia av etidiumbromid-DNA-färgning. Återställd från: bitesizebio.com
2. Wikipedia. (2020). Etidiumbromid. Återställd från: en.wikipedia.org
3. ElSevier BV (2020). Etidiumbromid. Science. Återställd från: sciencedirect.com
4. Royal Society of Chemistry. (2020). Etidiumbromid. Återställd från: chemspider.com
5. Kemisk bok. (2017). Etidiumbromid. Återställd från: chemicalbook.com
6. Polytechnic University of Valencia. (2012). Standardförfarande för arbete med etidiumbromid. Återställd från: sprl.upv.es