Кристаллографическое исследование малых молекул

Исследование методом дифракции электронов тетрагидрофурана [6] и 1,4-диоксана [7] показало, что здесь длины связей мало отличаются от нормальных значений, определенных для связей С—Н, С—О и С—С. Аналогичные экспериментальные данные по тетрагидропирану отсутствуют. Для тетрагидрофурана предельные значения возможных углов связей ССО и ССС, рассчитанные для молекулы с псевдовращением, отличаются не более чем на 6° от предельных значений возможных углов связей ССС в цик-лопентане, рассчитанных сходным образом [8], а для 1,4-диоксана величины углов связей ССО (109,2 0,5°) и СОС (112,45 + 0,5°) близки к значению угла ССС (111,55 + 0,15°) в циклогексане. Рентгеноструктурные кристаллографические исследования пира-нозных производных углеводов показали, что значения длин связей С—О и С—С обычно близки к 0,142 и 0,154 нм соответственно, а эндоциклические углы СОС обычно превышают тетраэдрическое значение, что приводит, как и в случае циклогексана, к значительному уплощению кольца [9]. [c.367]

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]

Современный уровень знания деталей конформации белков основан почти исключительно на результатах исследования кристаллов белков методом дифракции рентгеновских лучей. Кристаллы белка всегда содержат 20—80% растворителя (разбавленный буферный раствор, часто с высокими концентрациями солей или органического осадителя), [1]. В то время как локализацию некоторых молекул растворителя можно распознать по наличию дискретных максимумов на картах распределения электронной плотности, рассчитанных из данных рентгенограмм, расположение большинства молекул растворителя таким способом определить нельзя. Ббльшая часть молекул растворителя, по-видимому, обладает очень высокой подвижностью и имеет флуктуирующую структуру, возможно сходную со структурой жидкой воды, в ходе уточнения кристаллографической структуры некоторых малых белков, [2—6] было идентифицировано много дополнительных мест, вблизи которых молекула растворителя находится большую часть времени. Однако, вероятно, потому, что используется по существу лишь статистическое описание, во всех случаях установленная структура растворителя остается неполной. [c.202]

В химическом отношении фумигации исследован очень мало. Установлено, что он является одноосновной кислотой, не обладающей восстановительными свойствами. При действии диазометаном он образует кристаллический метиловый эфир, подробно изученный, как и сама кислота, кристаллографически i . Фумигации не содержит фенольных и энольных гидроксилов, но, повидимому, обладает лактонной группировкой. В его молекуле имеется одна кетонная группа—он образует кристаллический оксим и семикарбазон. Фумигации устойчив к кипячению с кислотами, но разрушается щелочами. [c.204]

Развитие метода медленных электронов в значительной мере было обусловлено развитием техники сверхвысокого вакуума, который необходим как для получения очень чистых металлических поверхностей, так и для устранения рассеяния медленных электронов молекулами остаточных газов. Поверхность очищают нагреванием до высоких температур и десорбцией в сверхвысоком вакууме, а иногда, кроме того, бомбардировкой атомами аргона. После получения дифракционной картины от чистой поверхности в камеру с образцом при определенной температуре можно вводить газ под малым давлением (10" —10 мм рт. ст.) и наблюдать вызванные адсорбцией изменения в дифракционном изображении. Таким образом исследуют определенные кристаллографические плоскости в решетках монокристаллов металлов или полупроводников. Различия в плотности заполнения атомами отдельных таких плоскостей, а также в симметрии расположения этих атомов обусловливают различное протекание адсорбции из газовой фазы и образование различных поверхностных структур. Для большинства исследованных к настоящему времени катализаторов доказано, что адсорбированные атомы локализуются упорядоченно в процессе образования монослоя атомы металла и адсорбированного газа располагаются в виде упорядоченной двухмерной решетки, напоминающей атомные плоскости в трехмерной решетке окислов, нитридов, гидридов и т. ц. Таким образом, при адсорбции происходит перестройка поверхности с участием адсорбированных атомов. Этот результат, полученный с помощью дифракции медленных электронов, представляет собой важное и даже сенсационное открытие и вынуждает нас к полному пересмотру представлений об элементарном механизме адсорбции. [c.140]

Очевидно, 1/21 > xi Хз . что характерно для плоских молекул, ориентированных параллельно друг другу. Далее измерения показали, что ось Хз направлена вдоль оси Y кристалла, а ось /, индикатрисы образует очень малый угол (я 0,5°) с осью Z кристалла. Следовательно, плоскости молекул ориентированы приблизительно параллельно кристаллографическим плоскостям (100). Дальнейшее исследование подтвердило результаты, полученные из магнитных данных. [c.223]

До сих пор имеется мало данных по стереохимии четырехковалентного палладия и платины. Незаконченное кристаллографическое исследование Pt( Hg)g l показывает, что эта молекула обладает осью симметрии третьего порядка и поэтому не может быть плоской. Возможно, что в ней имеются тетраэдрические связи. В таком случае метйлпроизводные Pt ( Hg) и Ptj ( Hg)(j должны быть структурно подобны соответствующим соединениям углерода. Структуры Ni( 04) и sg o Ij описаны на стр. 521 и 333 соответственно. [c.607]

Температуры переходов определены графически (рис. 3). Энтальпия перехода kIV—>-кП1 измерена методом непрерывного ввода энергии [7] в трех опытах (табл. 3). В табл. 2 приведен средний результат и указано среднеарифметическое отклонение. Энтропия перехода вычислена по значениям энтальпии и температуры его. Оценка энтальпий переходов кП1—>-кП и кП—>-к1 выполнена путем графического интегрирования С°р по температуре в интервале указанных переходов по экспериментально полученным кривым теплоемкости и нормальным кривым °p = f (T), показанным на рис. 3 пунктиром, причем AIi°ir получалась как разность энтальпий, вычисленных по этим кривым. Энтропии переходов оценивали аналогично, но интегрировали С р = = /(1пГ). Полученные значения AH°tr и AS°tr приведены вместе с гра-( )нческой ошибкой интегрирования. Следует отметить, что энтальпии и энтропии рассмотренных переходов малы. Полученные данные не позволяют сделать однозначных выводов относительно природы переходов. Однако можно высказать предположение, что все они относятся к переходам типа порядок5= беспорядок и обусловлены изменением взаимной ориентации молекул в кристаллической решетке. В известной мере аналогичную картину переходов получили Чанг и Веструм [9] при калориметрическом изучении С°р тиомочевины. Используя полученные результаты и данные кристаллографических исследований [10], они отнесли наблюдаемые превращения к переходам типа порядок гй беспо-рядок, объяснив их появление небольшими различными поворотами молекул в кристалле. [c.25]

Применение импульсных спектрометров ЯКР позволяет обнаруживать сигналы большой ширины ( 2% от значения частоты против - 0,02% при стационарных методах). Это сделало возможным исследование структур с неустранимыми элементами беспорядка. К таким системам относятся, в частности, кристаллические полимеры. Данные спектроскопии ЯКР позволяют судить о структуре, характере расположения и подвижности полимерных молекул в кристалле. Изучены спектры ряда хлорсодержащих полимеров. У поливинилхлорида, например, в спектре найдено восемь компонентов сигнала, которым должно соответствовать восемь типов кристаллографически неэквивалентных атомов хлора. Частотный диапазон сигнала от 36,56 до 38,18 МГц свидетельствует о наличии химической неэквивалентности (различном химическом окружении) атомов С1 в полимере. Изучались и неорганические полимеры с малой степенью беспорядка и достаточно уакими линиями, например, на основе (МГал2) и (МГалз)п, где М —металл, а Гал —галоген. [c.104]

При исследовании микродифракции малую площадь сферолита в тонкой пленке полимера обычно облучают тонко диафрагмированным пучком рентгеновских лучей или, в случае если сферолит находится в сверхтонкой пленке, пучком электронов. Облучаемую поверхность обычно выбирают на некотором расстоянии от центра сферолита, чтобы дифракционная картина получалась от пучка практически параллельных фибрилл. Из такой картины несложно вывести, какие кристаллографические оси решетки лежат преимущественно в направлениях радиусов сферолита и, следовательно, как ориентированы молекулярные цепи. Найдено, что во всех изученных до сих пор сферолитах цепи ориентированы более или менее перпендикулярно радиальному направлению. Во многих случаях оказалось, что они лежат строго перпендикулярно осям фибрилл, но иногда они наклонены к ним, хотя никогда угол наклона не бывает меньше 60°. Таким образом, в направлении любого радиуса молекулы расположены параллельно или почти параллельно соответствующей тангенциальной плоскости, и ориентацию молекул называют поэтому тангенциальной . В частном случае полиэтилена оси Ь элементарной ячейки лежат параллельно радиальному направлению [55] соответственно молекулы ориентированы вдоль направлений, перпендикулярных осям фибрилл. Подробности об ориентации молекул в сферолитах других полимеров читатель может найти в литературе к числу полимеров, для которых опубликованы экспериментальные данные, относятся полипропилен [53], полиэтилентерефталат [55], полиэтиленадипат [49], найлон-6,6 [55] и найлон-6,10 [55]. [c.451]

Наконец, следует сказать об изотопных эффектах при дейтери-ровании, так как дейтерирование широко используется при исследованиях водородной связи. Давно известно, что, судя по величинам рКа, дейтерированные кислоты слабее, чем их водородсодержащие аналоги. Это отражается также в величине отношений -ХН/ -ХО, которые оказываются меньше теоретических значений. Оба эффекта могут быть полностью объяснены различиями в нулевой энергии колебаний атомов Ни В. Так как колебание по связи ХН соответствует изменению потенциальной энергии по ан-гар.монпческому закону и вследствие того факта, что нулевая энергия колебаний атома водорода больше, чем атома дейтерия, ангармоничность будет сильнее проявляться в случае колебаний атома водорода. Однако, хотя в обычных случаях это объяснение почти наверняка правильно, появляется все большее количество данных, из которых следует, что при образовании очень сильных водородных связей в некоторых случаях положение резко меняется. Беллами [5] обратил внимание на тот факт, что для некоторых резонансных систем отношения ХН/ХО, даже с учетом эффектов различий в нулевой энергии, аномально малы (наблюдались такие низкие значения, как 1,21), и выдвинул предположение, что это может быть обусловлено реальными различиями в расстояниях Х--- . Ранние кристаллографические данные показывали существование различия в расстояниях О- -О для этих связанных через Н или О пар, что также было подтверждено данными микроволновых измерений. Показано, что расстояния О- -О в димере СРзСООН—НСООН больше в случае дейтерировапной системы [19]. Более позднее изучение соединения СгОгН очень убедительно показало, что в этой молекуле с внутримолекулярными связями потенциальная энергия колебаний атома дейтерия иная, чем у атома водорода [20]. Действительно, было обнаружено, что атом водорода локализован в центре между двумя атомами кислорода, тогда как атом дейтерия смещен. Это приводит к поразительному факту, что vOH меньше, чем vOD. Это наблюдение разрушает наши прежние представления об изотопах и указывает на небольшие, но реальные различия в их химических свойствах, которые могут проявляться при образовании очень сильных водородных связей. Нам достаточно указать, что может наблюдаться такой эффект и что это следует иметь в виду при оценке данных по дейтерированию в исследованиях сильных водородных связей. [c.261]

Карбоксипептидаза, состоящая из 307 аминокислотных остатков, в вытянутой форме имеет длину 1114 А, а в свернутой — 50,0 А. Количественные исследования кристаллографических моделей белков позволили получить новые опытные данные об упаковке атомов в глобуле и атомной плотности белковых молекул. Нативное состояние белковой молекулы имеет высокий коэффициент упаковки, в среднем 75% (с вариацией от 68 до 82%, М. Клэппер [21] и Б. Ли и Ф. Рихарде [10]). Для сравнения отметим, что у правильных сферических тел этот коэффициент равен 74%, а у молекул жидкой воды и жидкого цикло-гексана составляет 58 и 44% соответственно. По плотности упаковки белки близки кристаллам малых органических молекул (70—78%), связанных между собой дисперсионными, лондоновскими силами. Из-за высокой плотности упаковки белки отличаются слабой сжимаемостью. Так, их коэффициент сжимаемости в 20 раз меньше, чем у масла, и практически совпадает с коэффициентом сжимаемости олова и каменной соли. Плотность белка неодинакова во всех частях глобулы. У. Козман и соавт. [22], например, нашли, что плотность центральной части ниже кажущейся плотности белковой молекулы в растворе. Это наблюдение, однако, имеет частный характер. Низкая плотность и даже "пустоты", т.е. области, не заполненные атомами белка, встречаются в различных частях глобулы. Как правило, в них находятся единичные молекулы воды, связанные с аминокислотными остатками водородными связями. Молекулы Н2О обнаруживаются рентгеноструктурным анализом и составляют с белком как бы единое целое. Интересно, что белки, содержащие большое число дисульфидных связей, не отличаются повышенными коэффициентами упаковки и большей плотностью. [c.345]

В последние пять лет были получены многие важные результаты в связи с чем неуклонно возрастала вера в то, что проблема укладки белковой молекулы будет решена уже в ближайшем будуш,ем. В настоящем обзоре оказалось невозможным обсудить в полном объеме перспективы указанной проблемы выскажем лишь некоторые соображения на этот счет. Необходимо заметить, что не все исследователи придерживаются одной точки зрения относительно главного направления предстоящих исследований. Например, Левитт и Шерага считают, что для успешного моделирования пространственной укладки белка весьма полезно использовать экспериментальные сведения о конформационных возможностях объекта. Очень информативны в этом отношении данные ЯМР, из которых легко можно получить многие межатомные расстояния в молекулах белков. В этом случае проблема заключается в том, чтобы обойтись минимумом экспериментальных сведений для достижения результата. Ясно также, что с развитием теории таких сведений будет требоваться все меньше и меньше. Во-вторых, в лаборатории автора было показано, что метод предсказания третичной структуры полностью применим к минибелкам , т. е. биологическим пептидам, содержащим до десяти аминокислотных остатков. Качество предсказания для белков длиной 100—200 остатков должно находиться в соответствии с назначением результата. Например, было показано, что достаточно приближенные расчеты вполне применимы для целей конструирования искусственных пептидных вакцин, которые после присоединения к молекуле-носителю приобретают имму-ногенные свойства и начинают производить антитела против изучаемого пептида. Можно надеяться также, что предварительное моделирование пространственной структуры задолго до получения исчерпывающих кристаллографических данных об объектах окажется полезным в биотехнологических исследованиях. Поэтому появление все большего числа работ, по-священных белкам с неизвестной третичной структурой, представляет гораздо больший интерес по сравнению с академическими, методическими работами, касающимися бе лков с уже имеющимися подробными данными о конформации. Фармакологов, нейрохимиков, иммунологов и генных инженеров как раз весьма мало интересуют расчеты белков с хорошо известной из эксперимента пространственной структурой для этих групп ученых крайне важны предсказательные расчеты белков, которые ими изучаются. [c.599]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология