Study of the interaction of multiply charged ions and complex systems of biological interest: effects of the molecular environment. - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2011

Study of the interaction of multiply charged ions and complex systems of biological interest: effects of the molecular environment.

Étude de l'interaction entre ions multichargés et systèmes complexes d'intérêt biologique : effets de l'environnement à l'échelle moléculaire

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Abstract

This PhD thesis describes the experimental study of the interaction between slow multiply charged ions (tens of keV) and molecular systems of biological interest (amino acids and nucleobases). It is the aim to identify and to better understand the effect of a molecular environment on different collision induced phenomena. To do so, the time of flight spectra of cationic products emerging from collisions with isolated molecules as well as clusters are compared. It is shown that the molecular environment protects the molecule as it allows to distribute the transferred energies and charges over the whole system (global decrease of the fragmentation and quenching of some fragmentation channels). Furthermore, in the case of adenine clusters, the molecular environment weakens some intramolecular bonds. Moreover, products of chemical reactions are observed concerning proton transfer processes in hydrated cluster of adenine and the formation of peptides bonds between beta-alanine molecules in a cluster. The latter finding is studied as a function of the cluster size and type of the projectile. Some criteria for peptide bond formation, such as flexibility and geometry of the molecule, are investigated for different amino acids.
Cette thèse présente l'étude de l'interaction d'ions multichargés de basse énergie (quelques 10 keV) avec des systèmes complexes d'intérêt biologique (acides aminés et base azotée). Dans ce cadre, l'objectif de travail se situe dans la compréhension et la mise en évidence d'effets de l'environnement moléculaire. Afin d'étudier ce phénomène, les spectres en temps de vol des produits cationiques issus de la collision ont été comparés dans le cas de molécules isolées ou au sein d'agrégats purs ou mixtes. Il est apparu que l'environnement moléculaire permettait d'une part de protéger la molécule en autorisant la répartition de l'énergie et de la charge après la collision (se traduisant par une diminution de la fragmentation globale, la fermeture de certaines voies, ...). D'autre part, l'environnement semble susceptible de fragiliser certaines liaisons intramoléculaires comme l'illustre l'apparition de nouvelles voies de fragmentions dans les agrégats d'adénine. Enfin, l'agrégat constitue également un premier environnement chimique avec lequel la molécule va pouvoir interagir. Les spectres obtenus avec des agrégats hydratés d'adénine signent par exemple le transfert d'un proton depuis les molécules d'eau vers la base azotée. Plus surprenant encore, les ions multichargés semblent induire la formation de liaisons peptidiques au sein d'agrégats de beta-alanine. Ce dernier résultat a été étudié plus en détails en fonction de la taille des agrégats ou de l'ion projectile utilisé. Un certains nombre de critères (flexibilité et géométrie de la molécule, testées en utilisant d'autres acides aminés) ont été avancés pour prédire la formation de liaisons peptidiques.
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Dates and versions

tel-00741879 , version 1 (15-10-2012)

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  • HAL Id : tel-00741879 , version 1

Cite

Michael Capron. Étude de l'interaction entre ions multichargés et systèmes complexes d'intérêt biologique : effets de l'environnement à l'échelle moléculaire. Agrégats Moléculaires et Atomiques [physics.atm-clus]. Université de Caen, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00741879⟩
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