ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Переходы спираль — клубок в молекулах биополимеров из "Конформации макромолекул" За последние десять лет физика макромолекул получила мощный импульс для своего развития со стороны биологии. После того, как выяснилось, что в основе многих жизненных явлений лежит поведение индивидуальных макромолекул белков и нуклеиновых кислот, исследование этих биологически активных макромолекул стало одной из важнейших областей физики полимеров. При этом сразу же было установлено, что молекулы нативных белков и нуклеиновых кислот, а также их синтетических аналогов — полипептидов и полинуклеотидов, весьма существенно отличаются по своей конформационной структуре от рассмотренных нами в предыдущих главах молекул обычных биологически неактивных полимеров. В последних строго регулярная структура осуществляется лишь в кристаллическом состоянии, тогда как в растворах они представляют собой более или менее свернутые клубки. [c.290] Обзоры обширной литературы, посвященные расшифровке вторичных структур различных биологически активных полимеров, можно найти, например, в статьях Лича [ ], Рича Кендрью [ ], Качальского и Штейнберга [З] и других авторов. Мы сосредоточим внимание на теории обших свойств всех биологически активных полимеров, обладающих вторичной структурой. Как будет ясно из дальнейшего, эти общие свойства определяются поведением макромолекулы как линейной кооперативной системы, и их теория может быть построена методами, аналогичными методам, развитым выше для обычных макромолекул. [c.292] Индивидуальная макромолекула, обладающая вторичной структурой, представляет собой как бы одномерный кристалл. Подобно обычному кристаллу, такая одномерная упорядоченная система способна при изменении температуры или состава растворителя претерпевать резкий переход, сходный с фазовым. т. е. плавиться , переходя к структуре свернутого клубка, типичной для обычных макромолекул. Переходы спираль— клубок были открыты в 1954 г. Доти. Холтцером, Брэдбури и Блаутом в молекулах синтетического полипептида поли- [--бензил- -глутамата, принимающих спиральную или клубкообразную конформацию в зависимости от состава растворителя, и затем подверглись детальному экспериментальному и теоретическому исследованию. Наиболее важные экспериментальные работы в этой области выполнены Доти и его школой. [c.292] Мы отметим лишь, что большинство используемых методов исследования переходов позволяет определить долю мономерных единиц, связанных водородными связями, или близкую к ней величину — долю мономерных единиц, находящихся в спиральной конформации. [c.293] Физической основой переходов типа спираль — клубок является тот факт, что состояние макромолекулы, в котором мономерные единицы участвуют во внутримолекулярных водородных связях, обычно является энергетически более выгодным, тогда как состояние свободной макромолекулы более выгодно энтропийно из-за ее гибкости. Поэтому свободные энергии этих двух состояний различным образом меняются при изменении температуры, состава растворителя (например, если его молекулы способны к образованию водородных связей с макромолекулами) или pH раствора (если ионигация мономерных единиц вносит дополнительный энергетический эффект). Температуре перехода соответствует равенство свободных энергий двух состояний. Кооперативный характер перехода, проявляющийся в узости его интервала, обусловлен. как уже отмечалось выше, сильной зависимостью изменения свободной энергии молекулы при образовании водородной связи в одной из мономерных единиц от наличия или отсутствия водородной связи в соседних с ней мономерных единицах. Эта кооперативность, во всяком случае для молекул полипептидов, носит, по-видимому, чисто энтропийный характер (см. 23). [c.293] Вернуться к основной статье