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生物鸟嘌呤晶体是鸟嘌呤和其他嘌呤代谢物的固溶体
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2022-03-07 , DOI: 10.1021/jacs.2c00724
Noam Pinsk 1 , Avital Wagner 1 , Lilian Cohen 2 , Christopher J H Smalley 3 , Colan E Hughes 3 , Gan Zhang 1 , Mariela J Pavan 4 , Nicola Casati 5 , Anne Jantschke 6 , Gil Goobes 2 , Kenneth D M Harris 3 , Benjamin A Palmer 1
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核苷酸碱基鸟嘌呤的高反射晶体广泛分布在动物的着色和视觉系统中。生物体精确控制晶体的形态和组织,以优化不同的光学效果,但人们对如何实现这一点知之甚少。在这里,我们研究了一个经过 100 多年的鸟嘌呤研究仍未得到解答的基本问题:晶体是由什么制成的?利用溶液态和固态化学技术,结合粉末 XRD 和固态 NMR 的结构分析,我们比较了七种不同晶体形态的生物鸟嘌呤晶体的嘌呤组成和结构,检验了晶内掺杂剂影响晶体的假设形状。我们发现生物“鸟嘌呤”晶体不是纯晶体,而是鸟嘌呤、次黄嘌呤,有时还包括黄嘌呤的分子合金(又名固溶体和混合晶体)。鸟嘌呤主体晶体包涵其他嘌呤的均匀混合物,有时数量非常大(高达次黄嘌呤的 20%),而不会显着改变鸟嘌呤主体的晶体结构。我们发现生物晶体形态和掺杂剂含量之间没有相关性,并得出结论,掺杂剂并不决定鸟嘌呤主体的晶体形态。鸟嘌呤晶体具有承载其他分子的能力,使动物能够利用代谢可用嘌呤的混合物构建生理上“更便宜”的晶体,而不会妨碍光学功能。生物鸟嘌呤的特殊水平的掺杂为在单一材料中整合多种功能的混合分子晶体的设计提供了灵感。
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