Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Some like it cold - DNA bewegt sich im Temperaturunterschied

28.11.2006
Moleküle bewegen sich entlang einem Wärmefluss - typischerweise vom Warmen ins Kalte. Die theoretische Erklärung für diese so genannte Thermophorese von Molekülen in Flüssigkeiten war lange umstritten. Stefan Duhr und Emmy-Noether-Nachwuchsgruppenleiter Dr. Dieter Braun am Lehrstuhl für Angewandte Physik der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München haben nun die Bewegung des Erbmoleküls DNA von warm nach kalt untersucht.

Wie in den "Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)" beschrieben, konnten sie so eine eine einheitliche mikroskopische Theorie zur Erklärung des Phänomens entwickeln. Deren Grundlage ist die Oberflächenenergie zwischen Molekül und Lösungsmittel - eine Schicht von nur wenigen Nanometern Dicke. "Dank unserer neuen Theorie kann nun die Geschwindigkeit von Molekülen in einem Temperaturgradienten vorhergesagt werden", so Braun. "Dies erlaubt umgekehrt auch, aus diesem Drift wichtige Eigenschaften der Moleküle, etwa ihre Ladung, zu bestimmen."

Die Auswirkungen der Thermodiffussion konnten Duhr und Braun in einem Versuch eindrucksvoll demonstrieren. Mit Hilfe eines Lasers erhitzten sie mikroskopisch kleine Bereiche, die die Buchstaben "DNA" ergaben in einem dünnen Wasserfilm um zwei Grad Celsius. Echte DNA-Moleküle in der Flüssigkeit bewegten sich dann von den warmen Buchstaben weg und ließen im Fluoreszenzbild die Buchstaben "DNA" dunkel aufscheinen. Für ihre Untersuchungen entwickelten die Forscher eigens eine Abbildungs- und Darstellungsmethode, die Fluoreszenz nutzt, um die Thermophorese von Molekülen ganz unterschiedlicher Größen zu messen. Auch stark verdünnte Suspensionen können damit untersucht werden. So konnten die Wissenschaftler den Effekt verschiedener Salzkonzentrationen auf DNA-Moleküle und - im Vergleich - auf verschieden große Plastikkügelchen analysieren.

Seit längerem schon beschäftigen sich verschiedene Forschergruppen mit der Suche nach den Grundlagen der Thermophorese. Dem liegt nicht nur theoretisches Interesse zugrunde. So ist der elektrische "Bruder" der Thermophorese, die Elektrophorese, eine etablierte Standardmethode um biologische Moleküle aufzutrennen. Die Forscher versuchen nun, die Thermophorese zu nutzen, um biologische Nachweismethoden schneller und genauer zu machen. Dazu werden sie die Temperaturgradienten mittels optischer oder elektrischer Nanotechnologie weiter verkleinern. "Dies hat den Vorteil, dass die Messung von Thermophorese in deutlich weniger als einer Sekunde möglich wird", berichtet Braun. "Davon erhoffen wir uns neue optische oder elektrische Nachweismethoden, um mit hoher Geschwindigkeit biologische Moleküle analysieren zu können."

Ansprechpartner:
Dr. Dieter Braun
Department für Physik der LMU
Tel.: 089-2180-2317
Fax: 089-2180-2050
E-Mail: dieter.braun@physik.lmu.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Berichte zu: DNA Molekül Temperaturgradienten Thermophorese

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Eine Extra-Sekunde zum neuen Jahr
08.12.2016 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

nachricht Heimcomputer entdecken rekordverdächtiges Pulsar-Neutronenstern-System
08.12.2016 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops