ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Модель ограниченной диффузии (броуновский осциллятор с сильным затуханием) из "Биофизика Т.1" На рис. XI. 2 приведены различные кривые конформационного потенциала в зависимости от изменения параметра р, определяющего в данном случае крутизну и размеры потенциальной ямы, в пределах которой происходит диффузионный переход между отдельными конформационными подсостояниями. Мы ограничимся случаем гармонического потенциала, рассматривая, каким образом величина среднеквадратичного смещения (см. 1 гл. VII) фрагмента белка изменяется со временем в зависимости от температуры и характера микроокружения. [c.300] Формулировка модели. Рассмотрим модель (К. В. Шайтан, А. Б. Рубин, 1981), где анализируется поведение фрагмента белка в сильно структурированной среде, и сравним полученные теоретические выводы с экспериментальными данными. [c.300] Из (XI. 1.14) следует, что если координату измеряли вначале в моменты времени, отличаюш иеся друг от друга на величину то среднее значение квадрата разности координаты равно удвоенной разности значений корреляционных функций в эти моменты времени. [c.302] Обраш ая Фурье-преобразование (XI.1.15), получим формулы для корреляционной функции ф(i) в виде ф(i) = квТ/ т(х о) ехр(— /т ), где квТ/ т(х о) = (ж (0)). [c.302] Выражения (XI. 1.20) и (XI. 1.21) совпадают с приведенными ранее (Х.2.32) и (Х.2.27). Выражения (XI.1.16) и (XI.1.17) описывают разные типы движения. В случае малых атомных колебаний в твердых телах (XI. 1.16) среднее время корреляции Тс = 2т/у соответствует времени затухания амплитуды колебательного движения, происходящего с частотой oq. При росте у время Тс уменьшается, что равносильно уменьшению времени, за которое успевает произойти заметное изменение амплитуды колебаний вследствие диссипации энергии. [c.303] При малых Тс корреляция между отдельными значениями x t) и x t + т) быстро теряется. Последовательные значения x t) w. x t + т) будут уже в этом случае независимыми, а значит, функция корреляции обращается в нуль, что следует из (XI.1.16) при Тс 0. [c.303] Выражение (XI.1.17) описывает другой тип движения, а именно ограниченную диффузию в гармоническом потенциале. Оно справедливо при очень больших коэффициентах трения. Время корреляции здесь пропорционально коэффициенту трения Тс = у/(тсОо). Это обусловлено уменьшением скорости диффузии, вызываемой увеличением сил сопротивления или вязкости среды при этом делокализация частиц в процессе диффузии замедляется. [c.303] Рассмотрим, чем определяется зависимость / Т) в случае ограниченной диффузии при сильном затухании у/ 2т) соо. [c.304] В частности, в рамках этой же теории можно рассмотреть и другую модель конформационных движений — движение в вязком ящике при наличии выделенного потенциального барьера. В этом случае, как показывают расчеты, величина энергии активации г складывается из высоты барьера и энергии активации микровязкости. Обработка соответствующих экспериментальных данных для миоглобина и хроматофоров показала, что значение микровязкости в окружении мёссбауэровского атома при линейных размерах фрагмента Ь 0,5 нм составляет 10 Па с при 300 К. Это намного превышает вязкость воды (10 Па с), глицерина ( 1 Па с) и среднюю вязкость биологической мембраны (0,1-1 Па с). Энергия активации вязкого течения , определенная по зависимости / Т), составляет 21 кДж/моль, амплитуда конформационного движения Ха = 0,035 нм (амплитуда валентных колебаний атома Ре намного меньше Хо 0,001 -г 0,002 нм). Подвижность атома Ре определяется целиком движением соответствующего фрагмента молекулы белка. Дегидратация белка и увеличение вследствие этого вязкости белка с падением содержания воды должно также приводить к росту фактора f, что и наблюдается на опыте. [c.306] Для степеней свободы, где амплитуда движений не превышает 0,1 нм, существование выделенного барьера для конформационных флуктуаций наряду с потенциальной гребенкой маловероятно. Однако возможно наличие таких конформационных потенциалов в более сложных системах с выделенными локальными положениями равновесия. [c.306] В настоящее время существует ряд других формулировок модели, основанной на представлениях о движении фрагментов белка по типу броуновского осциллятора с сильным затуханием. [c.306] Вернуться к основной статье