Кристаллографическое исследование макромолекул

Методы, описанные выше для малых молекул, не приводят к успеху при работе с белками и нуклеиновыми кислотами. Эти большие молекулы в общем случае не содержат удобно расположенных тяжелых атомов. Даже если такие атомы и попадаются, все равно сложность структуры требует иных подходов для ее определения. Типичное кристаллографическое исследование макромолекул состоит из следующих этапов [c.378]

В разделе А-1 были рассмотрены возможности определения молекулярных весов макромолекул по сведениям, полученным при помощи рентгенографического анализа кристаллов для очень ограниченного класса высокомолекулярных веществ, примером которых являются кристаллические глобулярные белки. Но даже в случае белков возможность определения молекулярного веса таким методом представляет лишь теоретический интерес, поскольку кристаллографические исследования требуют значительно больших усилий по сравнению с обычными методами определения молекулярного веса растворенного полимера. Больший практический интерес представляет возможность определения молекулярного веса по электронно-микроскопическим фотографиям [25]. Однако использование этого метода требует соблюдения особой осторожности при изготовлении образцов, с тем чтобы избежать осложнений, например вследствие молекулярной агрегации [26]. Пределы разрешения, достижимого с помощью электронного микроскопа, позволяют в настоящее время использовать этот метод лишь для исследования молекул глобулярных белков и спиралевидных частиц молекулярного размера, как, например, частиц нуклеиновой кислоты. Холл и Доти [27] показали, что по электронно-микроскопическим фотографиям может быть произведена оценка распределения по молекулярным весам. Однако какой бы надежной ни казалась теоретическая интерпретация, основанная на данных, полученных для растворов полимеров, необходимо добиться такого-положения, когда результаты исследования снимков отдельных молекул будут согласовываться с результатами, полученными заведомо меиее прямым способом. [c.30]

В ближайшем будуш,ем будут возможны полный рентгеноструктурный анализ двух кристаллических модификаций какого-либо глобулярного белка, а следовательно, и оценка размеров возможных изменений формы молекул. Во всяком случае, если форма молекулы белка в разбавленном растворе отличается от ее формы в кристаллической решетке, следует полагать, что свойства молекулы в растворе имеют более важное значение с точки зрения ее функций в живом организме. Следовательно, кристаллографические методы и методы исследования макромолекул в растворе [c.32]

В основе всех поисков предсказательных алгоритмов лежит конформационная концепция Полинга, согласно которой трехмерная структура белка представляет собой ансамбль регулярных вторичных структур. Позднее, развивая идею Полинга и Кори о взаимодействии вторичных структур, в конформационный ансамбль были включены супервторичные структуры. Единство всех исследований по отношению к этой концепции неизбежно, поскольку в противном случае очевидна бесперспективность поиска эмпирических корреляций и предсказательных алгоритмов, базирующихся на статистической обработке известных кристаллографических данных. Если основу пространственного строения сложных белковых макромолекул образуют не только отдельные немногочисленные стандартные блоки, но и практически неограниченное количество разнообразных нерегулярных структурных сегментов, то, очевидно, нельзя рассчитывать на его описание с помощью простых правил, выведенных путем статистической обработки всегда ограниченного экспериментального материала. Результаты рентгеноструктурного анализа свидетельствуют о том, что общее содержание вторичных форм полипептидной цепи в белках сравнительно невелико, во всяком случае его доверительное значение не превышает 50%. Реализующиеся в нативных конформациях белковых молекул а-спирали и р-структуры в действительности не являются, более того, у гетерогенных аминокислотных последовательностей никогда не могут являться, строго регулярными (отклонения соответствующих двугранных углов (ф, (/) от их значений в гомогенной цепи составляют, как правило, десятки градусов, а иногда достигают 100-120°). Анализ также показал, что все стандартные аминокислотные остатки (за исключением Pro) имеют практически одинаковые возможности для встраивания в а-спираль, р-структуру и неупорядоченные участки. Выбор определяется не индивидуальными свойствами остатков, а их комбинацией в последовательности. [c.78]

Дополнительные сведения о структуре кристаллических областей можно получить при исследовании ориентированных полимеров методом ЯМР широких линий [72, гл. 3], благодаря возможности фиксировать координаты протонов. Хотя для большинства полимеров кристаллографические ячейки и конформации макромолекул в них определены достаточно надежно, часто важно выяснить расположение атомов легких элементов (водорода, фтора и т. п.) одной цепи относительно атомов тех же элементов, но в другой цепи. Такая работа была проведена, например, для политетрафторэтилена. [c.113]

Аналогичные результаты были получены при исследовании сферолитных пленок найлона-6,6 и найлона-6,10. И в этих случаях некоторая предпочтительная кристаллографическая плоскость располагается в плоскости пленки [9, 43]. Получены также данные о том, что плоскости (010), в которых расположены водородные связи, ориентированы параллельно плоскости двумерных сферолитов. Следовательно, макромолекулы полиамидов должны также [c.253]

Процесс так называемой твердофазной полимеризации, для описания механизма которой часто применяется термин топохими-ческий [46, 47], открывает исключительно интересные возможности и для кристаллографических исследований. Кроме того, интерес к этому процессу стимулируется и возможностью получения методом твердофазной полимеризации полимеров очень высокой степени кристалличности, макромолекулы которых ориентированы вдоль определенных кристаллографических направлений кристалла мономера. Тем не менее складывается впечатление, что существующее представление о том, что взаимное расположение молекул мономера самым непосредственным образом влияет на процесс полимеризации, который, в свою очередь, определяет образование полимерных кристаллов, не обязательно является справедливым, хотя оно вытекает из самого определения понятия топохпмпческий . Например, [c.291]

Пиридин образует с хлоридами Мп(П), Со(П) и Си(П) комплексы 9 [27, 32, 56, 68]. На полимерное строение этих веществ указывают исследования их магнитных свойств. Октаэдрическая координация между атомами металлов и двойной мостиковой связью хлора [56] подтверждена кристаллографическими исследованиями [27, 32]. Теплота диссоциации полимерной октаэдрической формы Со(С5Н5К)2С12 до мономерной тетраэдрической формы составила только 3,2 ккал/моль [68]. Таким образом, основная цепь в таких полимерах не очень прочная. Пиразин, который по структуре напоминает пиридин, также реагирует с солями металлов с образованием лине1шых полимеров 10 [50]. Предложенная структура состоит из двойных тракс-мостиковых связей, образующих октаэдр, которые соединены остатками пиразина. Таким образом, двойная мостиковая связь реализуется в одном направлении плоскости макромолекулы, а одинарная мостиковая связь — в другом. Тер- [c.158]

Процесс полимеризации был исследован Наканиши и др. [291] рентгенографическим методом. При воздействии на монокристалл 2,5-дистирилпиразина излучения с длиной волны 500 нм реакция полимеризации останавливается на стадии образования олигомеров со средней степенью полимеризации 5. После нескольких часов облучения монокристалл мутнеет в результате фибриллизации. Плотность олигомера меньше, чем у мономера (1,177 вместо 1,244 г/см ). В значительной степени изменение плотности обусловлено расширением кристалла вдоль кристаллографической оси Ь на длину, составляющую половину от расширения, наблюдаемого в кристалле конечного полимера. Олигомерный кристалл не сокращается в направлении оси а. Дальнейшее облучение при меньшей длине волны приводит к завершению полимеризации. При подобном облучении без предварительного воздействия излучения с низкой энергией полимеризация идет в одну стадию. Завершение полимеризации сопровождается увеличением плотности и не вызывает потери ориентации макромолекул. [c.409]

При рассмотрении вопроса о кристаллизации гребнеобразных макромолекул, естественно, в первую очередь возникает вопрос о степени участия основных и боковых цепей в создании кристаллической решетки, о влиянии микротактичности, длины боковых ответвлений и способа их крепления к основной цепи полимера на основные кристаллографические параметры полимеров. В ранних работах по изучению структуры изотактических поли-а-олефинов и других полимеров гребнеобразного строения 4 считали, что кристаллизация происходит только за счет локальной упаковки боковых ответвлений, а основные цепи имеют конформацию статистического клубка кристаллиты небольшого размера образованы боковыми цепями наподобие н-парафипов и полиэтилена. До 1964 г. практически отсутствовали систематические рентгенографические исследования структуры гребнеобразных полимеров (включая тип кристаллической ячейки) и упаковки отдельных структурных элементов основной цепи и боковых ответвлений. [c.135]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология