химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

ий, в которых каждое из звеньев цепи занимает положение в пространстве, не занятое другими ее звеньями или звеньями соседних макромолекул.

Если z— число возможных конформаций каждого звена, то общее число конформаций отдельной цепи, содержащей N звеньев, равно zN. Для п цепей, независимых друг от друга, число конформаций равно zNn. В растворе с объемной долей полимера v число конформаций каждой макромолекулы уменьшается в e~vN раз [75], и общее число конформаций равно

3Ј=(ze-»)N*. (4,75)

В неразбавленном полимере v = 1. Если гибкость цепи, характеризуемая z, мала, так что z-*-e, то Неупорядоченному

состоянию отвечает iЈ > 1. Значение SЈ = 1 означает упорядоченность, т. е. кристаллизацию при v = 1 или образование

жидкокристаллической фазы при и < 1. Очевидно, что мы рассмотрели здесь чисто энтропийный фактор — упорядочение цепей

может происходить и в отсутствие каких-либо сил (кроме сил,

Препятствующих внутреннему вращению), если сами цепи достаточно жестки.

Важная задача физики белков состоит в нахождении структуры глобулы, образуемой цепью или цепями известной первичной структуры в водном окружении (см. § 4.9).

Рассмотрение глобулы в вакууме лишено физического смысла. Белки функционируют в воде, и она активно действует на растворенные молекулы. Строение макромолекулы белка в водном растворе специфично и должно отличаться от ее строения в ином окружении. Решение указанной выше задачи должно одновременно учитывать и свойства белка, и свойства среды.

Прежде всего, вода влияет на водородные связи в глобуле. Для стабилизации элементов вторичной структуры и пространственной структуры в целом необходимо, чтобы образование внутримолекулярных водородных связей давало бы больший выигрыш свободной энергии, чем образование водородных связей с молекулами воды. Эти эффекты, однако, не столь значительны. Клотц и Франклин [79, 80] установили, что образование водородносвязанных димеров метилацетамида Н3С—NH—СОСН3 энергетически выгодно в органических растворителях, но не в воде. Теплота образования димера в ССЦ равна 4,0 ккал/моль, в СНСЬ она равна 1,6 ккал/моль, а в воде близка к пулю. Пти-цын и Скворцов оценили энергию образования водородных связей в полиглутаминовой кислоте и в полилизине, проводя теоретический анализ перехода спираль — клубок в водном растворе [81]. И в этих случаях эффективная энергия связи мала — она составляет примерно 0,2 ккал/моль. Можно думать, что роль воды в стабилизации глобулы в основном иная.

Предположение об определяющем значении гидрофобных взаимодействий для глобуляризации белка было высказано еще в 1944 г. [82, 83]. Идея состояла в том, что углеводородные неполярные радикалы аминокислотных остатков преимущественно контактируют друг с другом, а не с водой; напротив, полярные радикалы взаимодействуют с водой. В результате гибкая макромолекула белка в воде сворачивается в глобулу. Неполярные, гидрофобные, радикалы располагаются внутри глобулы, а полярные, гидрофильные, радикалы — на ее поверхности, соприкасающейся с водой.

Эта идея основана прежде всего на данных о низкой растворимости неполярных веществ, например углеводородов в воде. Вместе с тем, как следует из ряда фактов, молекулы, содержащие и полярные, и неполярные группы, находясь в водном окружении, располагаются таким образом, что полярные группы контактируют с водой, а неполярные удаляются из водного окружения. Классические опыты Лэнгмюра, изучавшего мономолекулярные слои жирных кислот на поверхности воды, показали, что полярные карбоксильные группы молекул слоя погружены в воду, а неполярные углеводородные радикалы обращены наружу [84]. Та же ситуация определяет структуру мицелл в водных коллоидных растворах мыл: гидрофобные группы располагаются внутри мицеллы, гидрофильные — на ее поверхности.

Глобулярные белки денатурируются (см. § 4.8) под действием слабополярных органических растворителей, образующих водородные связи с большим трудом, чем вода. Действие таких растворителей определяется контактами с гидрофобными группами; эти контакты нарушают гидрофобные взаимодействия. Денатурирующее действие спиртов на белки возрастает с увеличением размеров алифатического радикала [85, 86]. Сильное денатурирующее действие мочевины также объясняется ее способностью ослаблять гидрофобные взаимодействия. Концепция гидрофобных взаимодействий как важнейшего фактора, определяющего пространственную структуру белка, была подробно обоснована Кауцманном [87].

Физическая природа гидрофобных взаимодействий своеобразна. Плохая растворимость углеводородов в воде связана не с повышением энергии системы, а с уменьшением ее энтропии. Соответственно растворимость углеводорода в воде уменьшается при нагревании. Опыт показывает, что энергия (энтальпия) при растворении алифатических углеводородов понижается, растворение экзотермично. Однако это понижение энергии перекрывается возрастанием свободной энергии за счет понижения энтропии. В табл. 4.10 [87] приведены значения ASU, АН и AF при переносе углеводородов из неполярного раствори

страница 79
< 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
тележки из нержавейки
коляска прогулочная rant elen 3d brown
Мебель для гостиной TecniNova стиль Классический
ответственный за пожарную безопасность табличка скачать

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
(24.02.2017)