химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

плотности [60].

В концентрированном растворе низкомолекулярного вещества, в частности в солевом растворе, при длительном ультрацентрифугировании устанавливается градиент концентрации, или, что то же самое, градиент плотности dpQ(dx. Если поместить в такой раствор, служащий здесь растворителем, макромолекулы, то в силу пропорциональности s и (I — ^ро), где р0 — по-прежнему плотность растворителя, они будут располагаться в той части кюветы, в которой s = 0, т. е. Fpo = 1, или р0 = рм- Иными словами, макромолекулы локализуются в той области кюветы, где плотность концентрированного солевого раствора совпадает с плотностью макромолекул и, значит, плотность рм можно измерить непосредственно. Гетерогенная смесь макромолекул разделяется, и при использовании этого метода наблюдается целый спектр плотностей. Полоса в таком спектре несколько размазана вследствие диффузии. Распределение концентраций в полосе, т. е. в зоне локализации макромолекул, становится гауссовым:

с = с0 ехр (- х212а2), (3,82)

где Со — концентрация, отвечающая центру полосы. Дисперсия гауссова распределения а характеризует ширину полосы. Расчет показывает, что

а2 = ?Гр0/(М-^-Л), * (3,83)

где ро — плотность в центре полосы. Из определения зависимости In с от х2 находим о*2 и, следовательно, молекулярный вес М (подробное описание метода см. в [48, 58, 61]).

Мы видим, что диффузия служит одним из определяющих факторов в седиментационных процессах. В методе, основанном на измерении скорости седиментации, необходимы прямые определения коэффициента диффузии D. Диффузия создает возможность определения М в методе седиментации в градиенте плотности. Вместе с тем изучение диффузии дает информацию о подвижности макромолекул и, тем самым, об их геометрических и гидродинамических свойствах.

Диффузия возникает вследствие градиента концентрации. Диффузионный поток в направлении х равен (первое уравнение Фика)

/=-*>-?. (3,84)

Но в нестационарных условиях концентрация изменяется вследствие диффузии, т. е. меняется и поток. Имеем

дс __д?

(3,85) (3,86)

dt ~~ дх '

Отсюда получаем второе уравнение Фика

дс д (~. дс \

~дТ~~~~дх\и дх)

и, если D не зависит от х,

дс_ п д2с dt U дх2 '

Экспериментальная задача состоит в измерении D. Для этого оптическими методами определяется градиент концентрации. В специальной кювете осторожно наслаивают друг на друга раствор и чистый растворитель и исследуют преломление или интерференцию света. Принципы действия и устройство современных диффузометров описаны в [48].

Формула Эйнштейна (3,74) справедлива для идеального раствора. Растворы полимеров далеко не идеальны. Уравнение Эйнштейна следует из закона Вант-Гоффа для осмотического давления (3,65). Из реального соотношения (3,67) получается

D = j-([kT + 2ВМс + ЗСМс2 + ...) (3,87)

и, значит, D зависит от концентрации.

Коэффициент трения х зависит от формы макромолекулы и ее проницаемости для растворителя. Для твердых сфер справедлив закон Стокса (г — радиус сферы)

хсф = 6яг1оГ. (3,88)

В случае твердых эллипсоидов вращения коэффициенты трения при движении частицы в направлении, параллельном (х([)

и перпендикулярном (хх) оси эллипсоида, различны. Обе величины х(1 и хх зависят от отношения осей Ь. Так, для весьма вытянутого эллипсоида (Ь > 10)

4nr]0L 8nr\0L

2 In 2b — 1 * J- 2 In 2b + 1 '

где L — длина главной оси эллипсоида. Практически наблюдаемое среднее значение дается выражением

1/х = 1/з(1/«1| + 2/х1),

и при Ь > 10

(3.89)

Коэффициент трения для эллипсоида больше, чем для сферы того же объема.

Формулу (3.88) можно переписать в виде

иСф = 6яг)0 (3174я)1/з,

где V — объем сферы. Для эллипсоида

и = бяло (3V74jt)vVxC(p. (3,90)

Отношения х/хСф для частиц равного объема известны (см. [43]). Они зависят только от Ь. Следовательно, зная У, т. е. М и плотность, можно определить Ь по измерениям х, т. е. D. Так как макромолекулы белков в нативном состоянии являются твердыми частицами (см. ниже гл. 4), изучение диффузии служит прямым методом определения их формы.

Теория поступательного трения гибких цепных макромолекул, естественно, более сложна. Она строится на тех же основаниях, что и теория вязкости, — в обоих случаях речь идет о гидродинамике. Измерения диффузии позволяют найти статистические линейные размеры макромолекул [48].

§ 3.7. ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАКРОМОЛЕКУЛ

Богатую информацию о макромолекулах—об их молекулярном весе, размерах и форме — дает исследование рассеяния света. Рассеяние света — важнейшее явление молекулярной оптики, изучение которого позволяет получать ценные и разнообразные сведения о строении и свойствах молекул, жидкостей и твердых тел [62, 63].

Совершенно однородная среда не должна рассеивать света — вторичные световые волны, излучаемые электронами молекул, возбужденными падающей волной, когерентны и гасят друг друга по всем направлениям, кроме разрешенных законами геометрической оптики. Однако в любой среде всегда имеются флуктуации — откло

страница 54
< 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 "Молекулярная биофизика" (4.80Mb)


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

 

 

Реклама
камин под телевизором
тренировочный костюм для волейбола
Письменный стол Мебелеф – 5
zwilling twin nova кастрюли

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
(23.02.2017)