ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изучение вторичной и третичной структуры белков из "Введение в молекулярную биологию" В табл. 4 представлены данные обоих методов (их следует сопоставлять с табл. 3). Мы видим в ряде случаев хорошее согласие разных методов (миоглобин —80/о спиральности, сывороточный альбумин —50%). Для рибонуклеазы оптические методы расходятся с другими и дают заниженные значения степени спиральности. Как уже говорилось, единственный по-настоящему безупречный метод измерения стененп спиральности — рентгеноструктурный, и самые падежные данные относятся к миоглобину и гемоглобину. [c.75] Рассмотрим термодинамику плавления спиралей в полипептидах и белках. Точная теория переходов спираль—клубок была развита Зиммом. Она довольно сложна и для иллюстративных целей мы ограничимся изложением более грубой, но зато простой и наглядной схемы. [c.75] ЧТО является вполне обьганым выражением (типа закона Больцмана), показывающим, что при каждой температуре существует некоторое равновесное отношение свободных и связанных звеньев цепи, меняющееся плавно с изменением температуры. Следовательно, при неучете кооперативности никакого резкого перехода спираль— клубок не должно происходить. [c.77] Посмотрим теперь, в чем же физический смысл кооперативности явления. Очевидно, в том, что освобождение одного звена требует затраты энергии д, но не дает еще выигрыша энтропии 31- Одно звено с разорванными водородными связями еще несвободно настолько, чтобы оно могло вращаться в пространстве. Необходимо, по крайней мере, освобождение двух соседних звеньев (или трех, что в принципе не изменяет ход рассуждений), чтобы реализовать дополнительные вращательные степени свободы. В этом и заключается кооперативность явления. [c.77] Недавно мы нзмернлн теплоту плавлення спиралей в растворенных белках (она же теплота денатурации) с помощью специально построенного дифференциального динамического калориметра. Трудность этого измерения в том, что интервал плавления достаточно широк, порядка 10°. Работая с 100 мл 0,2%-го раствора белка, мы вынуждены нагреть его на 10°, чтобы перевести из одпого состояния в другое. Для этого мы вводим сами в среду 1000 кал. Поглощение же тепла в виде скрытой теплоты плавления для 0,2 г белка, т. е. [c.79] Вверху — решение трансцендентного уравнения для нахождения минимумов свободной энергии, соответствующих спирализованному и аморфному состояниям цепи внизу—кривая свободной энергии как функция степени беспорядка п. Точки. 4 и В соответствуют двум сосуществующим фазам — регу.дярнои и неупорядоченной. [c.79] Гемоглобин лошади. . . Сывороточный альбумин лошади. . [c.80] Яичный альбумин. ... у-глобулин человека. . . [c.80] При определении теплот плавления белков приходится в некоторых случаях проводить измерения при ряде концентраций и экстраполировать д к нулевой концентрации. Это необходимо для легко агрегируюш их белков, например яичного альбумина, чтобы исправить результат на тепловой эффект агрегации. Вместе с тем следует выбирать такие условия измерений (pH дальше от пзоэлектрической точки белка, низкая ионная сила), чтобы агрегация была по возможности незначительна. [c.80] Интересный вопрос заключается в том, насколько велик вклад энергии электростатических кулоповских сил между попогенными группами белка в суммарную измеряемую нами величину д. Теория дает ответ на этот вопрос без специальных измерений. [c.80] Положение точки плавления вторичной структуры Т — . [c.80] Теперь перейдем к исследованиям третичной структуры белков. В нашей лаборатории были изучены изменения третичной структуры белков при постепенной замене воды на органические растворители, не разрывающие внутримолекулярных водородных связей. Такими растворителями являются диоксан и этилен-хлоргидрин. Постепенное замещение воды на эти вещества расслабляет третичные связи в белке, так как сцепление растворителя и гидрофобных боковых радикалов макромолекулы растет. Исследование гидродинамических свойств (характеристическая вязкость) показывает, что макромолекула вытягивается в несколько раз по сравнению с первоначальной длиной, процент а-снираль-пости при этом возрастает. [c.81] Метод вариации растворителя действует только на силы сцепления боковых групп и устраняет третичную структуру. Однако полнота эффекта зависит в большой мере от наличия вулканизационных мостиков. В яичном альбумине имеется один дисульфидный мостик в единственной полипептидной цепи. По всем данным, он локален, т. е. образует небольшую петлю. Поэтому яичный альбумин ведет себя как полипептид без мостиков. Сама кривая перехода спираль—клубок у яичного альбумина, как и у некоторых других белков, например у у-глобулинэ, резкая (см. рис. 27). [c.82] При этом не все дисульфидные связи восстанавливаются, так как целый ряд этих связей маскирован другими группами внутри третичной структуры белка и становится недоступным атаке восстановителями. Чтобы добиться полного восстановления всех дисульфидных мостиков, необходимо проводить реакцию в концентрированном растворе диметилформамида, в котором третичная структура полностью распалась. Если вести восстановление 3—3-связей в этих условиях, то все 17 мостиков человеческого сывороточного альбумина расщепляются и образуют 8Н-группы. [c.84] В этих случаях происходит так называемая агрегация денатурированного белка — явление чрезвычайно распространенное и многократно изучавшееся. В пределе агрегация приводит к полной утере растворимости — выпадению хлопьев белка из раствора, а в концентрированных растворах — к желатинированию. Типичным примером белка, сильно агрегирующего при денатурации, является яичный альбумин. В некоторых белках явления денатурации обратимы. Обычно это белки сильно вулканизированные дисульфидными связями. [c.85] Спрашивается, каким образом происходит взаимное узнавание ЗН-груип при окислепии воздухом, почему могут вновь регенерироваться те же самые дисульфидные мостики, которые фигурировали в нативном белке. Единственное разумное предположение заключается в том, что третичная структура белков устанавливается и без дисульфидных сшивок, вследствие взаимодействия боковых групп, и тем самым сближает те же ЗН-группы друг с другом, которые были соединены в нативной молекуле. [c.86] Вернуться к основной статье