химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

еханика гидрофобных взаимодействий. Впервые определены кривые зависимости свободной энергии гидрофобного взаимодействия от расстояния между частицами. Дальнейшее развитие таких работ может оказаться существенным для физики белков.

Очевидно, что бессмысленно говорить о «гидрофобных силах». Специфических сил здесь нет, мы имеем дело, с одной стороны, с обычными ван-дер-ваальсовыми силами и водородными связями, с другой — со структурой воды как целого.

В следующем параграфе будет рассмотрено влияние водного окружения, т. е. прежде всего гидрофобных взаимодействий, на различные силы, действующие в глобуле, на ее тонкую структуру. Остановимся предварительно на грубой оценке влияния гидрофобных взаимодействий на форму глобулы. Такая оценка была дана Фишером [103], разбившим все аминокислотные остатки на две группы — полярные, или гидрофильные (Apr, Асп, Гис, Глу, Лиз, Сер, Тир, Тре), и неполярные, или гидрофобные (остальные 12).

Положим для простоты, что все аминокислотные остатки имеют примерно одинаковые объемы. Гидрофобные взаимодействия заставляют расположиться внутри глобулы гидрофобные остатки; гидрофильные остатки располагаются на ее поверхности. Приближенную форму глобулы можно найти путем элементарного расчета. Считаем, что внешний слой глобулы, состоящий из гидрофильных остатков, мономолекулярен и имеет постоянную толщину d. Если глобула сферична, то объем этого слоя

равен

(r - df],

(4,78)

где г—радиус глобулы. Внутренний объем глобулы, т.е. объем гидрофобных остатков,

(4,79)

Отношение числа гидрофильных остатков к числу гидрофобных Ь — Ve/Vi- Для сферической глобулы

(4,80)

b = bs = fr_i^i — 1.

(4,81)

Получаем

V=V

' ь + l '

где Vt = Ve -}- Vi — полный объем глобулы. Вместе с тем Ve & Ad, где А — поверхность гидрофобного ядра глобулы. Фишер считает d ж 4 А. Следовательно,

Ь-т—л (4,82)

(здесь А измеряется в А, V — в А3). Чем меньше Vt, чем меньше

1 ' i 1 » I | "Т

SO WO 400 700

К,А3

Рис. 4.22. Значения Ь, вычисленные из данных о составе 35 белков, как функция Vt (21 — тропиомнозин, 33 — фибриноген, 35 — миозин).

м. в. белка, тем больше должна быть его относительная гидро-фильность (полярность). Возможны ситуации, в которых гидрофобные остатки остаются незакрытыми гидрофильными остатками. Для сферы с радиусом r^d bs->oo.

На рис. 4.22 приведены для сравнения теоретическая кривая (4,82), вычисленная для сферы (сплошная линия), и экспериментальные значения Vt и Ь для ряда белков. Экспериментальные точки располагаются вблизи теоретической кривой, однако, как правило, выше нее. Глобула может быть сферической лишь при b = bs. Обычно b > bs, и глобула принимает форму эллипсоида, уже не отвечающую условию минимума поверхности при данном объеме. При b > bs число гидрофильных остатков больше минимального, необходимого для защиты гидрофобного ядра от водного окружения. Если b bs, то возникает не глобулярная, а фибриллярная структура (крестики на рис. 4.22).

Напротив, при b <С bs гидрофильные остатки не закрывают гидрофобные. На поверхности глобулы располагаются теперь и гидрофобные остатки, не защищенные от растворителя. Гидрофобные взаимодействия этих остатков могут привести к слипанию глобул. Такая агрегация означает возникновение четвертичной структуры (треугольники на рис. 4.22). В результате агрегаций они смещаются вправо, что показано * пунктирными стрелками.

Позднее Фишер рассмотрел условия гидратирования молекулы белка [104]. Он предположил, что поверхность белка покрыта мономолекулярным слоем воды, в котором молекулы НгО распределены равномерно. Молекула воды занимает объем 33,3 А3, соответствующий поверхности белка площадью 10,3 А2. Следовательно, масса (в г) воды, приходящаяся на 1 А2 поверхности белка, равна

= 18г.«ол>-' я 2 g . {0-24 г/А2

в 10,3 А2-6,02.1023 моль-1

Гидратируемая поверхность белка равна А. Так как Ve « Ad, то А Ve(d — 1l4VeA2. Следовательно, для массы воды, приходящейся на 1 г белка, находим

gA«= 74ЈVe = 0,725 - 10-2Ve = 0,725 • lO'24VtT^j. (4,83)

Вычисления, проведенные для 34 белков, показали, что величина gA меняется от 0,22 до 0,33 для белков с м. в. от 12 500 до 320 000. В среднем gA = 0,28. При сделанных предположениях это означает, что поверхность макромолекулы белка растет пропорционально ее объему — отношение А к Vt есть величина примерно постоянная, не зависящая от b (в рассмотренных 34 белках b меняется от 0,7 до 1,7). Сравнение этих данных с предыдущими расчетами показывает, что с ростом Vt (т. е. м. в.) b/bs возрастает по закону, близкому к линейному. Чем больше объем макромолекулы белка, тем сильнее она отличается от сферы. Следует иметь в виду, что объем Vu входящий в (4,83), вычислен из м. в. белка в грубом предположении о примерном равенстве удельных объемов (на единицу молекулярного веса) у всех аминокислотных остатков. При этом и получается линейная зависимость gA от b/(b + 1).

В действительности же эта закономерность далеко не всегда выполняется. Известны и очень крупные белки сферической ф

страница 81
< 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
аренда звука москва
шатер недорого
прикольные наклейки на внедорожник
ремонт сплит систем стоимость выезда

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
(21.01.2017)