химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

яемых, как суммы взаимодействий атомов. Определяется сумма анергий электростатических и поляризационных взаимодействий и энергии отталкивания. Заряды на атомах и связях находятся с помощью приближенных методов квантовой химии. Контролем эффективности методов расчета служат расчеты энергий ряда молекулярных кристаллов и их сравнение с экспериментальными значениями теплот сублимации. Для нафталина найдено 75,6 кДж/моль (па опыте 72,4), для антрацена 104,2 (на опыте 98,8, 100,0, 104,2). Эти цифры дают представление о порядке величины вертикальных взаимодействий. Наибольшая энергия отвечает двум соседним антипараллельным парам ЦГ, ГЦ, Мы не приводим числовых данных, так как они пока не одно-: значны и существенно зависят от метода расчета. По-видимому, энергия вертикального взаимодействия меняется для различных пар в пределах 40—60 кДж/моль, что заметно превосходит энергии водородных связей.

Данилов показал, что главный вклад в энергию вертикальных взаимодействий в двойной спирали определяется взаимодействиями вытесненных молекул воды друг с другом.

§ 7.4. Термодинамика плавления двойной спирали

Денатурация нуклеиновых кислот сводится к разрушению

двойной спирали (ДНК) или двусниральных участков (РНК).

Нагревание раствора нативной ДНК вызывает разделение двойной спирали на две цепи, сворачивающиеся в статистические

клубки. При этом значительно уменьшаются вязкость и оптическая активность, исчезает гипохромизм, т. е. возрастает интенсивность поглощения в области 260 нм. Разделение на две цепи

непосредственно доказывается центрифугированием ДНК, содержащей 15N, в градиенте плотности GsCl (ср. с. 82). Клетки

Е. coli, выращенные в среде, содержащей переносились в

среду с обычным 14N. При делении клеток образовывались ре-дуплицированные двойные спирали, в которых одна цепь содержала I5N, другая — I4N. До денатурации наблюдался один пик плотности 1,717 г/см3, отвечающий двойным спиралям 15N — i4N. После денатурации появляются два пика — 1,740 и 1,724 г/см', отвечающие одионитчатым клубкам соответственно с I5N .и., с ,4N. Плотность повышается, так как клубки более компактны, чем спираль. М. м. ДНК уменьшается при денатурации вдвое. Образование клубков наблюдается в электронном микроскопе.

Простейшая модель двойной спирали образуется двумя комплементарными цепями гомополинуклеотидов, например, поли-А — поли-У. Эта двойная спираль плавится при 65 °С в 0.15 М растворе NaCl при рН 7,0. Интенсивность полосы поглощения 260 нм увеличивается при плавлении на 34%, а удельное вращение фуд убывает на 275°.

Линейная зависимость температуры плавления ДНК от содержания ГЦ-пар дает при экстраполяции предельные значения Гпл —69вС для поли-АТ и 110°С для поли-ГЦ, хорошо согласующиеся с экспериментальными значениями для соответствующих синтетических полинуклеотидов (65 и 104 °С). Температура плавления ДНК растет с увеличением ионной силы раствора приблизительно пропорционально логарифму концентрации ка

тионов. Этот рост понятен —? чем выше концентрация катионов, тем в большей степени компенсированы отрицательные заряды фосфатных групп и, следовательно, тем меньше отталкивание между комплементарными цепями.

Плавление ДНК было изучено Доти еще в 1957 г. Явление это своеобразно, ДНК — уникальный пример одномерной упорядоченной структуры с апериодическим распределением звеньев.

Прежде чем обратиться непосредственно к ДНК, целесообразно рассмотреть более простую двойную спираль, построенную из двух комплементарных гомополинуклеотидных цепей. В области перехода спираль — клубок такая молекула состоит из чередующихся спиральных и неупорядоченных участков — петель (рис. 7.13). Если обозначить число разорванных

Рис. 7.14. Переход спираль — клубок ДНК

пар JVj, число связанных пар iV2 и число двуспиральных участков, равное числу петель, д, то свободная энергия системы запишется в виде

G (JV,, #2, п) = NiGi + JV2G2 + nG, — Г50, (7.1)

где Gj и G2— свободные энергии полностью разделенных и полностью дву-сциральных молекул, отнесенные к одной паре оснований, Gt — свободная энергия, необходимая для возникновения петли, т. е. расплавленной области между двумя спиральными. Наконец, So есть энтропия смешения спиральных и неспиральных участков, т. е. (и расчете на моль)

ДМ N2]

So==Hln п\ (Nl - п)\ n! (N2 - ri)\ • {7-2)

Минимум G при данной температуре соответствует условию

где о = ехр (—GajRT) есть фактор неоперативности (см. с. 101). Чем меньше о, тем больше кооперативность. Равновесные значения JVi, JVj и в находятся путем дифференцирования G по Nu причем N2 = N — Nu где N — константа. Приравняв dGjdNi нулю, получаем

1 - n/N Gi-G2

i - n/Nl ~* = EXP —ЯГ""' (74)

Таким образом, гомополпмер в области перехода является последовательностью спиральных и песпиральных участков, размеры которых определяются о. Это связано с одномерностью системы, которая, согласно теореме Ландау и Лифшица (1930), не может разделиться па фазы (с. 104).

Кривая плавления, т. е. зависимость доли неупорядоченных пар =» =-.1

страница 88
< 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
ромашки полевые купить
Фирма Ренессанс: лестницы металлические в дом - доставка, монтаж.
кресло руководителя nadir
Предлагаем приобрести в КНС Нева Ноутбук Asus R540SA - офис в Санкт-Петербурге со стоянкой для клиентов.

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
(09.12.2016)