химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

енебречь в (3.44) величие ной е~*° и h = Nl независимо от силы. Цепь жесткая, и потому она вытя/-нута. Тот же результат получается при больших силах, т. е. при fl > к Г. Здесь также sh2 Ь 7$> е~*а — большая сила полностью растягивает цепь, i Средняя квадратичная длипа ротамерной одномерной цепп, в отсутствие внешней силы, вычисляется непосредственно по формуле (ср. (3.19)):

^=^ + 222(W = ^^ + ^2^). (3.48)

где Tj—средний косинус утла между соседними стрелками. В рассматриваемом случае

cos 0° • ехр (Е/кТ) + cos 180° • ехр (— Е/кТ) Е

4 ~ ехр (Е/кТ) -j- ехр (— Е/ кТ) = th t3>49>

и при N > 1 __

h* = да ехр {2Е/кТ).

Корреляция, определяемая выгодой параллельного расположения стрелок, удлиняет цепь.

Конформационные превращения макромолекул как при плавлении кристаллического полимера, так и при растяжении цепи Кооперативны.

§ 3.5. Клубок и глобула

Макромолекулы и системы, состоящие из них, характеризуются взаимодействиями, резко разнящимися по энергии. Сильные, ковалентные связи с энергиями порядка 400 кДж/моль связей определяют последовательность звеньев, которая не меняется благодаря тепловым флуктуациям. Остальные силы, ответственные за конформационные свойства цепи и взаимодействия ее ввеньев друг с другом и со звеньями соседних молекул, имеют много меньшие энергии и существенным образом зависят от температуры. Таким образом, цепь находится в состоянии парциального равновесия с фиксированной линейной памятью (Лифшиц). Этим определяются важные особенности макромолекул.

Полимерный клубок, возникающий вследствие тепловых

флуктуации — поворотов вокруг единичных связей, является рыхлым образованием. На рис. 3.10 показана полученная в модельном эксперименте на ЭВМ типичная конформация клубка из

626 звеньев (Балабаев). Клубок как флуктуирующая система

характеризуется корреляцией плотности, т. е. связью изменения

плотности в одной области пространства, занятой клубком, с изменением плотности в другой его области. Оказывается, что радиус корреляции того же порядка, что и размер клубка. Причиной

этого является именно линейная память цепи. Тем самым плотность клубка не является его термодинамической характеристикой, она не имеет достоверного постоянного значения. Клубок

флуктуирует и его флуктуации макроскопичны. Имеет смысл

лишь средняя плотность клубка* ? * Гибкость макромолекулы выражается в размерах клубка — учем больше эти размеры при том же числе звеньев, тем более {жесткой является макромолекула. Существенной характеристикой ^гибкости служит персистентная длина цепи d. \ Допустим, что цепь состоит из N 4-1 звеньев длиною I каждое, образующих друг с другом углы ф], ф2, •.., ф*. Косинус угла между ?-м и i -Ь /-м звеньями равен

COS ф{, i+j = hh+j/P = (COS ф) J,

(3.50)

где cos ф — среднее значение cos ф. При малых ф

совф*, i+i«(l-q>y2)J»

»exp(-/ip72), (3.51)

созф!,^+1 ~ ехр(—MpY2) =

^ехр(-Ш), (3.52)

где L — контурная длина цепи. Персистентная длина d, равная

d = 2Щ\ (3.53)

характеризует потерю корреляции между звеньями при движении вдоль цепи. Смысл d следующий: участок цепи, более короткий ?чем d, можно рассматривать как твердый стержень. Сегменты с длинами d свободно сочленены. Теория выражает значение средней квадратичной длины цбпи через L и d:

'h2 = 2d2(L/d-l + e-L/d). (3.54)

При L < d получим h2 ~ Ьъ — цепь вытянута, при L^> d имеем hz ~ 2Ld — она свернута в клубок со статистическим сегментом длиною 2d, так как L = 2nd (п — число сегментов) и h2 « 4wd2. Даже очень жесткая цепь сворачивается в клубок, если она достаточно длинна. Далекие друг от друга по цепи звенья могут сближаться в клубке. При этом возникают объемные эффекты (Флори). Взаимодействия звеньев в клубке сходпы со взаимодействиями молекул в реальном газе: сильное отталкивание на малых расстояниях и тем самым невозможность нахождения двух мономеров в одном и том же месте и слабое притяжение на больших расстояниях. Приведенные расчеты размеров клубка этих эффектов не учитывают. Тем не менее эти расчеты можно сравнивать с опытом в так называемой Q-точке. 6 — температура, при которой в данном растворителе силы притяжения компенсируются силами отталкивания и объемные эффекты отсутствуют. 9-точка подобна точке Бойля реальпого газа. При Т>В доминирует отталкивание (хороший растворитель), при Г<8 — нритяжение^

(плохой растворитель). Клубок раздувается или сжимается. Teo-f

рия Флори усовершенствована Хохловым, рассматривавшим клу/бок как облако не мономеров, а квазимономеров, характеризую|щих коллективные свойства всех мономеров цепи. i

Если между звеньями цепи реализуется сильное притяжение при Т < 0 или на клубок действует внешнее сжимающее поле,

то он «схлопывается» в компактную структуру — в глобулу. Этот процесс до некоторой степени сходен с конденсацией газа в жидкость.

В отличие от клубка, в глобуле макромолекула имеет термодинамически достоверную структуру. В глобуле флуктуации локальной концентрации звеньев малы по сравнению с самой концентрацией, а радиус

страница 30
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Биофизика" (6.44Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
купить билет масква олимпийский 11 февраля
купить солонку большую
установка домашнего кинотеатра 5.1
забор из сварной сетки гиттер 3д

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(20.01.2017)