ETHIDIUM BROMIDE: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CÔNG DỤNG, ĐỘC TÍNH - HÓA HỌC - 2026

Các bromide ethidium là một hợp chất thơm huỳnh quang có khả năng, vì cấu trúc hóa học của nó, được chèn vào giữa các chuỗi DNA. Nó cũng liên kết với các phân tử RNA gấp nếp cao. Điều này cho phép sự tương tác giữa muối này và các bazơ nitơ.

Ethidium bromide hấp thụ ánh sáng tử ngoại trong dải bước sóng từ 210 nm đến 285 nm, phát ra huỳnh quang màu da cam 605 nm. Cường độ huỳnh quang của nó tăng lên đến 20 lần khi nó tương tác với DNA.

Nhuộm DNA bằng ethidium bromide phát huỳnh quang dưới bức xạ UV trên gel agarose. Nguồn: Trường Tài nguyên Thiên nhiên từ Ann Arbor

Do đặc tính huỳnh quang của nó, ethidium bromide được sử dụng để hình dung các đoạn DNA đã tách biệt bằng điện di agarose (hình trên); kỹ thuật được giới thiệu độc lập bởi Aaij và Borst (1972) và Sharp (1973).

Ethidium bromide, khi xen kẽ giữa các chuỗi DNA, cũng có thể cản trở quá trình sao chép và phiên mã của nó; và do đó, là nguyên nhân phát sinh các đột biến. Tuy nhiên, không có bằng chứng thuyết phục để hỗ trợ giả định này.

Cấu tạo hóa học

Cấu trúc phân tử của ethidium bromide. Nguồn: Calvero.

Trong hình trên, chúng ta có cấu trúc phân tử của ethidium bromide được biểu thị bằng công thức cấu tạo của nó.

Phân tử gần như phẳng hoàn toàn, bởi vì tất cả các nguyên tử của hệ tạo bởi ba vòng (phenanthridin) và nguyên tử nitơ mang điện tích dương đều có lai hóa sp ² . Nhưng nó không giống với các nhóm thế của nó.

Nhóm phenyl ở ngoài cùng bên phải, các nhóm amin và nhóm etyl liên kết với nitơ tích điện chịu trách nhiệm cho hệ thống hấp thụ các bước sóng UV sau đó đặc trưng cho sự phát huỳnh quang của ethidium bromide.

Mặt khác, lưu ý rằng tương tác giữa các phân tử của chúng chủ yếu bị chi phối bởi lực hút tĩnh điện; và ở mức độ thấp hơn, chúng được giữ với nhau bởi lực phân tán London của các vòng.

Tính chất

Tên

Ethidium bromide.

Tên IUPAC: 3,8-Diamino-5-ethyl-6-phenylphenanthridinium bromide.

Từ đồng nghĩa: homide bromide và Dromilac.

Công thức phân tử

C ₂₁ H ₂₀ N ₃ Br

Ngoại hình

Tinh thể màu đỏ sẫm hoặc xuất hiện dưới dạng bột màu nâu.

Nếm thử

Đắng.

Mùi

Chất rắn không mùi.

Độ nóng chảy

260-262 ° C (phân hủy).

điểm đánh lửa

> 100 ºC

Độ hòa tan

40 g / L ở 25 ºC trong nước và 2 mg / mL trong etanol.

Tỉ trọng

0,34 g / cm ³

Áp suất hơi

1,2 · 10 ^-12 mmHg ở 25 ° C (ước tính).

Hệ số phân vùng Octanol / nước

Log Kow = - 0,38

Sự phân hủy

Khi bị nung nóng để phân hủy, ethidium bromide tỏa ra khói hydro bromua và nitơ oxit rất độc.

Ổn định

Ổn định và không tương thích với các chất oxy hóa mạnh.

Chỉ số khúc xạ

1,67 (ước tính).

độ pH

4-7 trong dung dịch 2% trong nước.

Các ứng dụng

Phản ứng chuỗi polymerase (PCR)

Phản ứng chuỗi polymerase, PCR, cho phép thu được nhiều bản sao theo cấp số nhân bắt đầu từ một đoạn DNA. Kỹ thuật này dựa trên đặc tính của enzyme DNA polymerase để sao chép các sợi DNA từ các đoạn của nó đóng vai trò như một khuôn mẫu.

Nó là một kỹ thuật có vô số ứng dụng, bao gồm phát hiện các đột biến liên quan đến các bệnh di truyền; xét nghiệm quan hệ cha con; xác định một người đã phạm tội, v.v.

Ethidium bromide giúp xác định các đoạn DNA, sản phẩm của quá trình phân hủy enzym có thể được sử dụng trong kỹ thuật PCR.

Điện di trên gel agarose và acrylamide của DNA

Ethidium bromide được đưa vào gel trước khi thực hiện điện di. Hợp chất này được kẹp giữa các dải DNA và tạo ra huỳnh quang khi tiếp xúc với ánh sáng cực tím để làm lộ các đoạn DNA được phân tách trên điện di.

Mẫu huỳnh quang của điện di đóng vai trò như một định hướng về nguồn gốc của các đoạn DNA. Sự liên kết của ethidium bromide vào DNA làm thay đổi cấu trúc, điện tích, trọng lượng và tính linh hoạt của phân tử DNA, dẫn đến giảm khả năng di chuyển của đại phân tử.

Hiệu ứng này tăng lên khi kích thước của đoạn DNA tăng lên.

Tác dụng của ethidium bromide trên trypanosomes

Ethidium bromide bắt đầu được sử dụng trong điều trị bệnh nhiễm trùng trypanosomiasis ở gia súc vào những năm 1950, với tên gọi Homidio. Từ đó cái tên homide bromide là từ đồng nghĩa với ethidium bromide.

Việc sử dụng ethidium bromide trong điều trị dựa trên độc tính của nó đối với ty thể. Điều này được biểu hiện bằng sự giảm số lượng bản sao của DNA ti thể.

Ethidium bromide liên kết với các phân tử DNA của tế bào trypanosome và thay đổi cấu trúc của nó thành DNAz. Dạng DNA này gây chết người, vì sự sao chép của nó bị ức chế.

Sử dụng trên mô hình động vật bị bệnh đa xơ cứng

Việc tiêm trực tiếp ethidium bromide vào cisterna magna tạo ra tổn thương mất myelin cấp tính có thể tái tạo ở thân não của chuột. Việc tiêm tủy sống tương tự ở mèo đã tạo ra một tổn thương tương tự như ở chuột.

Bệnh đa xơ cứng là một bệnh tự miễn của hệ thần kinh, trong đó hệ miễn dịch phá hủy myelin, một chất bao bọc tế bào thần kinh.

Độc tính

Trình bày

Ethidium bromide được coi là một hợp chất độc hại, vì khi hít phải nó gây kích ứng cấp tính đường hô hấp. Ngoài ra, khi tiếp xúc với da, ethidium bromide có thể gây viêm và / hoặc đổi màu.

Trong khi đó, ở mắt, tiếp xúc cấp tính gây kích ứng, đỏ và đau mắt. Vì vậy, chúng tôi khuyến nghị rằng vật liệu được sử dụng với ethidium bromide nên được xử lý bằng Bảng dữ liệu an toàn vật liệu (MSDS).

Nhân vật gây đột biến

Ethidium bromide được coi là một hợp chất có khả năng gây đột biến cao, vì khi xen kẽ trong DNA, nó có thể ảnh hưởng đến quá trình nhân đôi và phiên mã, gây ra đột biến; và thậm chí, một hành động có thể gây ung thư đã được chỉ ra.

Thử nghiệm AMES chỉ phát hiện ra sự cảm ứng đột biến của ethidium bromide trong vi khuẩn, khi một chất đồng nhất của gan được sử dụng trong thử nghiệm.

Điều này khiến chúng tôi nghĩ rằng nó không phải chịu trách nhiệm trực tiếp cho sự xuất hiện của các đột biến ở vi khuẩn, mà đây có thể là hậu quả của hoạt động của một số chất chuyển hóa được tạo ra trong tương tác của ethidium bromide với gan đồng nhất.

Mặt khác, Chương trình Độc tố Tự nhiên đã xác định rằng ethidium bromide không gây đột biến cho chuột và chuột nhắt. Mặc dù vậy, việc sử dụng nó đang bị giảm trong các phòng thí nghiệm sử dụng nó trong nghiên cứu của họ.

Tuy nhiên, nồng độ ethidium bromide được sử dụng trong các cuộc điều tra bằng một phần nghìn nồng độ của liều dùng cho gia súc để điều trị bệnh giun đầu gai, không có sự xuất hiện của các đột biến.

Người giới thiệu

1. Doronina Vicki. (2017). Đốt sáng: lịch sử ngắn gọn về nhuộm DNA ethidium bromide. Phục hồi từ: cắnizebio.com
2. Wikipedia. (Năm 2020). Ethidium bromide. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
3. ElSevier BV (năm 2020). Ethidium bromide. ScienceDirect. Phục hồi từ: sciricalirect.com
4. Hiệp hội Hóa học Hoàng gia. (Năm 2020). Ethidium bromide. Phục hồi từ: chemspider.com
5. Sách Hóa chất. (2017). Ethidium bromide. Phục hồi từ: Chemicalbook.com
6. Đại học Bách khoa của Valencia. (2012). Quy trình chuẩn để làm việc với ethidium bromide. Được khôi phục từ: sprl.upv.es