ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Замороженные растворы и гидратация макромолекул из "Криохимия" Молекулы воды, непосредственно окружающие макромолекулы, образуют сольватную оболочку. Их поведение отличается от молекул воды в объеме. Число молекул воды, образующих соль-ватную оболочку, определяет степень гидратации макромолекулы и зависит от характера взаимодействия макромолекул с водой. Метод определения степени гидратации макромолекул, основанный на измерении ЯМР ( Н) спектров поглощения замороженных водных растворов этих веществ, был предложен в работах Кунтца с сотр. [582, 649, 650]. Они обнаружили в ЯМР-спектрах (60 МГц) замороженных водных растворов белков и нуклеиновых кислот при температуре —35 °С относительно узкие (2504-900 Гц) сигналы резонансного поглощения от протонов воды. Найдено, что количество гидратной воды составляет 0,3ч-0,5 г на 1 г белка. Нуклеиновые кислоты оказываются в 24-5 раз более гидратированы, чем белки. [c.243] В пользу того, что наблюдаемые сигналы поглощения вызваны протонами воды, свидетельствует ряд фактов. Так, интенсивность сигналов снижается на 90% при замене Н2О на D2O химические сдвиги сигналов равны или близки к химическому сдвигу воды интенсивность сигналов слишком велика, чтобы их можно было приписать протонам, способным обмениваться в растворенных веществах. Линия поглощения самого льда значительно шире наблюдаемых сигналов. [c.243] Отсутствие определенной точки замерзания для связанной воды указывает на то, что она не имеет хорошо организованной структуры, хотя она и менее подвижна, чем жидкая вода. Энергии активации температурной зависимости подвижности протонов составляют 174-21 кДж/моль, что сопоставимо с энергией образования одной водородной связи [651]. Для сравнения энергия активации во льду равна 50 кДж/моль [652]. [c.243] Наиболее интересен, как справедливо отмечают авторы работы [582], вопрос о природе связанной воды. Высказываемая ими гипотеза состоит в том, что вода, обнаруживаемая по спектрам ЯМР, не включается в решетку льда. По их мнению, можно представить состояние воды, в котором она не замерзает в лед. Физически или химически адсорбированная на поверхностях вода замерзает при пониженных температурах. Аналогичный эффект может существовать в замороженных растворах макромолекул, где тонкая пленка (возможно монослой) воды отделяет растворенное вещество от льда. Этот слой может отражать форму макромолекулы. Такая вода могла бы удерживаться водородными связями или быть в областях, где нормальная структура льда нарушена гидрофобными взаимодействиями. Существование яа поверхности льда п,ри температурах ниже 0°С пленки жидкой воды показано в работах В. Ф. Киселева и сотр. (653, 654]. [c.243] В работах [582, 650] изучена гидратация полипептидов и их конформация в замороженных водных растворах методом ЯМР ( Н) до температур —60°С. На наш взгляд, экспериментальные данные, получаемые этим методом, не связаны непосредственно с количеством гидратной воды, если под этим понимать непосредственное водное окружение молекул биополимеров. Они скорее характеризуют фазовую неоднородность замороженных растворов биополимеров. [c.244] Метод определения степени гидратации макромолекул из калориметрических данных для замороженных растворов рассмотрен в работе [174]. [c.244] Вернуться к основной статье