химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

лла при введении тяжелых атомов. Иными словами, здесь мы имеем дело с методом изоморфного замещения — ртутные производные белка дают кристаллы, изоморфные кристаллу незамещенного белка (см. [2]).

Из опыта мы получаем интенсивность рассеянного излучения

J(s) = F{s)F{s),

и потому функцией, непосредственно связывающей дифракционную картину со структурой кристалла, является не (5,18), а

q (о=у 2! 2 2]! Рш f cos 2я (hxla +kylb+lzlc)- (5>19)

h k t

Эта функция, называемая функцией Паттерсона, является фурье-образом интенсивности рассеяния. Вектор, соединяющий два любых атома в выражении для р(г) (5,18), изображается в функции Q(r) вектором той же ориентации, отложенным из начала координат. Функция Паттерсона центросимметрична, т. е. каждому вектору Tij в ней соответствует еще один вектор г# равной величины, но противоположного направления. Функция Паттерсона имеет максимумы при условиях, х = Х{ — х$, у = yi — yit z = z{ — Zj, где Xi, yu zi и Xj, у$, Zj — координаты каких-либо двух атомов в элементарной ячейке. Величины максимумов пропорциональны произведению атомных номеров NiN$ и, если расстояния Гц повторяются в структуре, — числу этих повторений. Если атом i — тяжелый, то для него Ni велико и велики соответствующие максимумы. Поэтому функция Паттерсона особенно удобна для установления координат тяжелых атомов в кристалле.

Рентгеноструктурный анализ сводится к нахождению распределения электронной плотности р по измеренным интенсивностям дифракционных максимумов с помощью рядов Фурье. Функция плотности р{х, у, z) изображается в виде «геодезических» карт,

на которых линии соединяют точки с одинаковыми значениями р. Карты являются проекциями трехмерного распределения плотности на плоскость. Максимумы плотности отвечают положениям атомов. Карты — это своего рода «срезы» молекулы. Ввиду малости структурного фактора атомы водорода непосредственно «не видны» на карте электронной плотности. Их положение можно установить по искривлениям изолиний или с помощью специального разностного фурье-синтеза.

До сороковых годов рентгенография сравнительно простых соединений подтверждала их структуру, установленную химическими методами, и давала количественные сведения о межатомных расстояниях. В 1944 г. Ходжкин впервые расшифровала структуру пенициллина, которую химикам не удавалось определить. Молекула пенициллина содержит 23 атома кроме атомов водорода. Далее Ходжкин установила структуру витамина Bi2. Здесь были определены координаты уже 93 атомов. В дальнейшем рентгенографию начали применять в исследованиях наиболее сложных молекул — молекул белков. Основоположником этого важнейшего направления молекулярной биофизики был Бернал, и крупнейшие достижения в изучении белков принадлежат кембриджской научной школе. Они связаны с именами Брэгга, Кендрью и Перутца. В 1957 г. Кендрью установил пространственное строение первого белка — миоглобина (см. стр. 231). В молекуле миоглобина более 2500 атомов.

Кристаллы белка содержат большое количество воды, и их исследуют в маточном растворе. Бернал и Ходжкин впервые воспользовались этим методом и получили десятки тысяч четких рефлексов на рентгенограммах. Число рефлексов может доходить до сотен тысяч. Расшифровка столь сложных рентгенограмм — очень трудная и длительная работа, которую можно провести, лишь пользуясь ЭВМ. Для точного определения фазы, соответствующей каждому рефлексу, необходимо измерить несколько раз его интенсивность при дифракции как от чистого белка, так и от его производных, содержащих тяжелые атомы. В расчетах фигурируют десятки миллионов чисел.

Пространственное распределение плотности можно сделать видимым, например, наложением друг на друга контурных карт, начерченных на стопке листов прозрачного пластика. Соответствующая картина для миоглобина показана на рис. 5.6. Окончательным результатом исследования является пространственная модель молекулы белка, в которой определены положения всех его атомов. Такие модели приведены на стр. 231.

Принципиальный вопрос рентгенографии белков состоит в следующем: в какой мере структура белковой молекулы в кристалле совпадает с ее структурой в водном растворе, в котором белок функционален? Очевидно, что отрицательный ответ на этот вопрос обесценил бы результаты рентгсноструктурного анализа и лишил бы их биологического значения.

Если бы белковая глобула представляла собой не апериодический кристалл, а сильно флуктуирующее образование, то можно было бы думать, что кристаллизация означает отбор одной или нескольких конформации из большого их числа в растворе. По глобула имеет фиксированное строение. Кристаллические белки, как уже сказано, содержат большое количество води, и их изучают в маточном растворе. Результаты рентгенографического исследования кристалла белка и данные оптических измерений того же белка в растворе согласуются друг

Рис. 5.6» Пространственное распределение электронной плотности

в миоглобине*

с другом. В частности, совпадают степени спиральности, определенные обоими методами (см. да

страница 99
< 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
купить гортензию в букет м тимирязевская
Фирма Ренессанс цена на лестницу на второй этаж - качественно и быстро!
кресло t 9950
склад персонального хранения

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)