Уточнение структуры малой молекулы

При анализе структуры малых молекул первичную карту электронной плотности получают при помощи прямых методов определения структуры или, например, методом Паттерсона, устанавливая положение нескольких наиболее тяжелых атомов в молекуле. Такая первичная карта Фурье обычно недостаточно ясна и может указывать максимумы электронной плотности только для некоторых атомов в молекуле. Положение этих атомов определяется при интерпретации первичной карты и используется для расчета набора фаз. Этот набор затем применяется для расчета карты электронной плотности с помощью наблюдаемых структурных амплитуд, в результате чего уточняются положения других атомов. Вклад этих атомов может быть затем использован для расчета улучшенного набора фаз, что приводит к более совершенной карте электронной плотности. Подобная процедура последовательно повторяется до тех пор, пока не будут определены все атомные параметры. Для уточнения фаз и расчета карт электронной плотности могут быть использованы альтернативные циклы. Поскольку в случае малых молекул число экспериментально наблюдаемых параметров (структурных амплитуд) велико по сравнению с числом переменных параметров, структура малых молекул определяется с высокой точностью. Белковые молекулы, однако, содержат, значительно большее число атомов. Поскольку каждый атом должен быть охарактеризован тремя параметрами, указывающими местоположение, и, как правило, шестью параметрами, определяющими его тепловые колебания, число независимо наблюдаемых рефлексов рентгеновских лучей обычно ненамного превосходит число переменных параметров. Кроме того, для уточнения кристаллографических параметров и согласования их с опытными данными методом наименьших квадратов необходимо гораздо большее число наблюдаемых структурных амплитуд. Более существенным оказывается, однако, то, что синтезы Паттерсона в случае нативных кристаллических белков не поддаются интерпретации, поскольку в элементарной ячейке содержится большое число атомов и прямые методы определения структуры для больших молекул недостаточно развиты. Следовательно, эти методы не могут быть использованы при определении фаз в случае кристаллических белков. [c.19]

Уточнение белковых структур методом наименьших квадратов. В то время как при применении разностного метода Фурье повышается точность стереохимического описания модифицированного белка по сравнению с описанием структуры исходного белка, определение трехмерной структуры исходного белка продолжает оставаться менее точным. Данные последних лет наводят на мысль, что можно достигнуть той же степени уточнения трехмерной структуры белковых молекул, что и при уточнении структуры малых молекул, методом наименьших квадратов. Можно ожидать, что методы уточнения, впервые предложенные в ранних исследованиях миоглобина кашалота [74], в сочетании с разностным методом Фурье позволят значительно повысить точность стереохимического описания функциональных координационных центров металлов в белках и ферментах. [c.26]

В этом обзоре мы подчеркнули большую роль точных стереохимических данных для определения структурных основ функции и реакционной способности иона металла в белках и ферментах. Была обсуждена разрешающая способность рентгеноструктурного анализа белков и указаны пределы точности, достигнутые к настоящему времени при изучении структуры белков, в сравнении с результатами рентгеноструктурного анализа малых молекул. Обсуждены возможные пути уточнения стереохимических деталей структуры белков, особенно в области координационного центра металл — лиганды. [c.123]

Если получены низкие значения характеристической вязкости и отношения коэффициентов трения, молекула не вовлекает в свое движение большое количество растворителя и не обладает высокой асимметрией. Вероятно, лучше всего ограничиться этими выводами относительно формы молекул, так как дальнейшие уточнения кажутся мало обоснованными. Возможна небольшая степень химической гидратации или неидеальности по отношению к парциальному удельному объему, кая дая из которых мала, но может иметь значение в этих случаях. Не исключено также, что реальная молекула, хотя и является вполне жесткой, не может удовлетворительно аппроксимироваться каким-либо геометрически правильным твердым телом. Функция р позволяет обойти некоторые из этих трудностей, но в случае такого типа структур она настолько мало чувствительна к отношению осей, что полученные на ее основе размеры обычно оказываются неточными и аппроксимация так или иначе идет к модели эллипсоида. Фетуин является гликопротеином, относящимся к этому классу. Несмотря на то что его интенсивно исследовали гидродинамическими методами [90, 284], все заключения о форме молекул сводятся лишь к тому, что они представляют собой вполне жесткие компактные тела, возможно, с некоторой общей асимметрией. [c.97]

В отсутствие сведений о величине энергетического порога реакции Ед метод переходного состояния позволяет лишь оценить предэкспоненциальный множитель в формуле Аррениуса. Результаты расчета предэкспоненциального множителя методом переходного состояния мало чувствительны к деталям структуры переходного комплекса. Для реакций сложных молекул уточнение структуры этого комплекса не приводит к заметному улучшению результатов. [c.210]

Тепловые движения атомов можно смоделировать как эллипсоиды (рис. 11.2-13), определяемые шестью анизотропными температурными факторами. Это приводит к общему числу девяти уточняемых параметров на атом. Малая рассеивающая способность атомов водорода (/о = 1) может не позволить их локализацию при разностных синтезах в случае структур тяжелых атомов или слабо дифрагирующих кристаллов. В таких случаях положения атомов водорода можно рассчитать геометрически на ожидаемом расстоянии от партнера по связи. Рентгеновские структуры очень сильно переопределены, например, для хороших центросимметричных наборов данных число экспериментальных 1 01 данных в типичном случае превышает число уточняемых параметров в соотношении 10 1 или более. Это в общем случае приводит к быстрой сходимости структурной модели за несколько циклов уточнения. Однако в случаях псевдосимметрии, беспорядочных структур или для молекул кристаллизационного растворителя со значительным тепловым движением можно столкнуться с трудностями. [c.411]

Мы поставили перед собой задачу непосредственного измерения теплот адсорбции, соответствующих весьма малым порциям адсорбирующегося вещества. Описанный нами адсорбционный калориметр с постоянным теплообменом , повидимому, позволяет решать такие задачи для адсорбентов с самой различной активностью. Комбинация этих калориметрических измерений весьма малых теплот, сопровождающих адсорбцию малых порций газа, с описанным выше изучением геометрической структуры поверхности и пор адсорбентов и катализаторов позволит исследовать зависимость дифференциальных теплот адсорбции от степени заполнения поверхности или адсорбционного объема для веществ, резко отличающихся по природе адсорбционных взаимодействий. Анализ этих зависимостей позволит, как мы надеемся, сделать новые заключения об энергетическом состоянии поверхности и о степени и характере ее неоднородности и взаимодействия адсорбирующихся молекул. Однако следует указать, что вопрос о необходимости такого комплексного изучения адсорбентов еще только поставлен, и решение его принадлежит пока будущему. Оно потребует большой, кропотливой и трудоемкой работы как в направлении развития и уточнения экспериментальных методов измерения адсорбции и теплот адсорбции, так и в направлении учета реальной структуры адсорбентов и катализаторов в теоретических построениях и попытках интерпретации результатов адсорбционных опытов. [c.198]

Дополнительную информацию по структуре кристалла может дать спектр малых частот. Произведенное нами исследование СКР низкотемпературного кристалла в области до 130 см показало существование там по меньшей мере семи линий с частотами 27, 31, 37, 43, 54, 59, 73 см . Кроме них, возможно, имеется еще несколько более слабых линий, которые из-за фона не удалось надежно выявить. Есть уверенность в том, что все они принадлежат к межмолекулярным решеточным колебаниям, поскольку внутримолекулярный спектр лежит значительно выше и полностью отождествлен с расчетами. В то же время для структуры С 2 1 при г = 2, согласно правилам отбора, возможно появление только шести частот, активных в СКР и принадлежащих вращательным качаниям молекул в решетке. Затруднение может быть преодолено, если предположить, что элементарная ячейка кристалла низкотемпературной модификации имеет более сложное строение. Папример, при 2 = 4 (Сг/г) разрешенное число малых частот может стать равным 12 (6 вращательных частот и 6 трансляционных). Во всяком случае, нам представляется, что имеющиеся сведения по структуре 1,2-дихлорэтана в низкотемпературной модификации кристалла нуждаются в уточнении. [c.208]

Результаты расчета энтальпий гидратации по стадиям ДЯ° (2.16) сопоставлялись с данными масс-спектрометрии [252]. После уточнения константы отталкивания таким путем, чтобы получилось согласие с масс-спектрометрической оценкой ДЯ° 1 для каждого иона, расчетные — ДЯ 2 и Т-Д оказываются в очень хорошем соответствии с экспериментом для s+ однако для Li+ и Na+ они сначала оказываются завышенными, а затем заниженными по сравнению с наблюдаемыми значениями для отдельных стадий гидратации. Это расхождение приписывают ковалентному вкладу в — ДЯ° v который быстро падает для комплексов, содержащих более одной молекулы воды. При малом п аналогичные расчеты для галогенид-ионов, основанные на структуре 2, лучше согласуются с опытом, чем расчеты на основе структуры 1 [44]. [c.277]

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]

Из винилиденовых полимеров наиболее полно исследован полиизобутилен, однако до сих пор остается неясным, какова же его истинная конформация в кристалле. После определения по рентгенограммам растянутого образца [114] периода идентичности с= 8,6 А было предпринято несколько попыток уточнения структуры. Банн [115] предположил, что кристаллический полиизобутилен имеет спираль симметрии 85. Ликвори 1116] сделал то же предположение и, считая, что оба угла вращения одинаковы, а валентные углы ССС скелета равны 114°, нашел ф, = ф2 = 97°. Однако японские исследователи [117] отметили, что в этой конформации группы СНз соседних мономерных звеньев должны быть сближены на недопустимо малое расстояние —2,3 А (расчеты многочисленных перегруженных малых молекул [74] показали, что максимальная спрес- [c.43]

Вовсе не очевидно, что в будущем при исследовании дифракции кристаллических белков удастся достигнуть значительного улучшения разрешения структуры. Кристаллы белков отличаются от кристаллов малых молекул высоким содержанием растворителя (>40%) в элементарной ячейке [63, 64]. Следовательно, белковые молекулы в кристаллическом состоянии не подвержены силам меж-молекулярного взаимодействия, сравнимым с силами решетки, удерживающими малые молекулы в гораздо более жестком состоянии. В связи с этим результаты рентгеноструктурного анализа белков часто основываются на участках карты электронной плотности с плохим качеством изображения. Классическим примером этого явления служит подвижность концевых областей а и Р субъединиц метгемоглобина лошади [16]. Высокие концентрации соли, используемые при кристаллизации, препятствуют образованию стабилизирующих полярных контактов между этими областями. Кроме того, нельзя не принимать в расчет роль гибкости полипептидной цепи белка, которая может оказаться существенной для ферментативной функции. Подобные факторы, относящиеся к описанию упорядоченной структуры растворителя и взамодействию молекул растворителя с белковыми остатками, препятствуют получению данных, необходимых для точного описания структуры молекулы. Очевидно, что к областям полипептидной цепи белковых молекул, которые на карте Фурье плохо различимы, методы уточнения не применимы. [c.22]

С нашей точки зрения вызывает сомнение правомерность объяснения быстрого снижения сопротивления деформации под действием жидкой среды длительным процессом диффузионного заполнения молекулами среды аморфных прослоек в структуре полиэтилена. Для уточнения механизма проникания жидкой среды в кристаллический полимер при деформации мы выбрали такую систему полимер—жидкость, в которой скорость диффузионного проникания жидкости в ненапряженный полимер очень мала. Исследовали ползучесть пленки из фторопласта-42 в контакте с жидкостями различной химической природы 1,2-дихлорэтан, бензол, четыреххлористый углерод, пентан, гексан, октан, декан. Использованные жидкости, перечисленные выше в порядке увеличения мольного объема, не вызывают набухания пленки более чем на 0,5% в течение времени, необходимого для оценки величины Окр при ползучести. Изучение сорбционных процессов при растяжении пленок показало, что для фторопла ста-42, так же как и для стеклообразных фторопластов-32Л и ЗМ, характерно проникание некоторого количества жидкой среды в шейку [82]. Однако, в отличие от стеклообразных фторопластов, критическое напряжение Ок р и е акс фторопласта-42 не зависят от фазовых параметров жидкости и имеют почти одинаковые значения в таких различных жидкостях, как 1,2-дихлорэтан, бензол и пентан. Эффективность [c.171]

Впервые молекулярные постоянные F были определены Андрюсоми Барроу [556, 557]. В работах [556, 557] спектр F был получен на призменных приборах малой и средней дисперсии при использовании в качестве источника излучения разряда в парах фторированных углеводородов. В системе Л 2 — Х П Андрюс и Барроу наблюдали полосы 1—О, О—О, О—1 и 1—1 с разрешенной вращательной структурой, анализ которой позволил найти значения вращательных постоянных F в состояниях Х П и Л 2. Анализ колебательной структуры системы Л 2 — Х П не надежен, так как канты полос 1—О и 0—0 размыты из-за наложения линий других полос. В системе 5 X Андрюс и Барроу идентифицировали 18 полос (v" < 3, u 6), образующих пять секвенций. На основании результатов измерений положения кантов этих полос и расстояний между кантами различных ветвей Андрюс и Барроу нашли приближенные значения колебательных и вращательных постоянных F в состоянии В. Поскольку вращательная структура полос системы б - X в работе [557] не была разрешена, тип состояния В определить не удалось. Найденные Андрюсом и Барроу значения молекулярных постоянных F в состояниях Х П, Л 2 иВ приведены в книге Герцберга [2020] и в справочнике [649]. Для уточнения типа состояния В и вращательных постоянных F в этом состоянии спектр молекулы F в области 1970—2100 A был вновь исследован Татевским, Кузяковым и др. [55]. В качестве источника возбуждения использовался импульсный разряд в токе паров F4. Спектр в области 2000—2075 А фотографировался на спектрографе ДФС-3 с дисперсией 2 А/мм, а в области к < 2000 А — на спектрографе ДФС-5 с дисперсией 3 А/мм. [c.607]

Подобно тому, как в рассмотренном ранее методе замедление реакции приводит к расширению реакционной.зоны, так и здесь уменьшение скорости реакции позволяет парам натрия проникнуть в атмосферу второго реагента на большую глубину, что непосредственно сказывается на вели- чине тени. Хартель и М. Полани [924, 986, 1233] разработали количественный метод, позволяющий определять с большой точностью скорость реакции по размерам тени на экране. Уточненная теория метода дана в работе [1399]. При помощи этого метода было показано, что изученные реакции в большинстве своем обладают большей или меньшей инертностью, проявляющейся в том, что реакция, как правило, осуществляется далеко не при каждом соударении молекул реагирующих веществ. Эта инерционность обусловлена наличием энергии активации однако, по-видимому, существуют реакции, в которых инерционность связана с малым стерическим множителем, обусловленным особенностями структуры молекул. В этих случаях, в противополо кность процессам, идущим с активацией, скорость реакции не зависит от температуры. Так согласно Хартелю и М. Полани [924], атом натрия реагируют с молекулами С Кз приблизительно при каждом 15 000-м столкновении независимо от температуры зоны реакции, из чего следует, что инерционность реакции в этом случае обусловлена малым стерическим множителем. [c.70]