Методы спиновой метки и спинового зонда

Различие спектров ЭПР радикалов, распределенных в отличающихся по молекулярной подвижности участках полимера, дает возможность исследовать структуру гетерогенных систем. Например, метод спиновой метки был использован для решения вопроса о том, происходит ли образование диффузионного слоя на границе раздела фаз двух термодинамически несовместимых полимеров 1,4-цис-полибутадиена (СКД) и бутадиен-стирольного каучука СКС-50. Для этого стабильный радикал прививали к макромолекулам полибутадиена в процессе механодеструкции полимера. Поскольку частота вращения спиновой метки в данной смеси ниже, чем в чистом СКД, то имеет место взаимная диффузия полимеров. Частота вращения спиновой метки меняется незначительно по сравнению с частотой вращения радикала-зонда в этих полимерах, следовательно, лишь небольшая часть меток участвует во взаимной диффузии полимеров, т.е. диффузионный слой имеет малую толщину. [c.293]

Интересную информацию о структуре макромолекулы биополимера можно получить при использовании метода спиновая метка— парамагнитный зонд [39]. Идея метода состоит в исследовании обменного уширения спектра ЭПР спиновой метки на белке, вызванного свободно плавающим в растворе химически инертным парамагнитным ионом (например, ферроцианидом, ацетилацетонатом Fe (И1) и др.). Величина обменного уширения зависит от микровязкости и электрических зарядов в районе спиновых меток и микрорельефа поверхности биополимера. [c.358]

МЕТОДЫ СПИНОВОЙ МЕТКИ И СПИНОВОГО ЗОНДА [c.362]

Идея создания серии книг, объединенных общим названием Спиновые метки и зонды в биологии и медицине , принадлежит академику Н. М. Эмануэлю. Настоящий сборник представляет собой, вторую книгу серии. Первая книга Метод спиновых меток и зондов Проблемы и перспективы (M.i Наука, 1986) была посвящена современным приложениям метода. [c.4]

Успех использования парамагнитных моделей для изучения свойств биологических объектов определяется-тем, что инструментом исследования в этом случае становится метод ЭПР, обладающий высокой чувствительностью и информативностью. Подбор моделей при этом состоит в выборе парамагнитных центров, достаточно просто и без повреждений внедряемых в объект исследования и обладающих чувствительностью к таким свойствам окружения, как локальные электрические и магнитные поля, молекулярные движения, ориентационная упорядоченность. Такими центрами (спиновыми метками либо зондами) в больпшнстве случаев являются нитроксильные радикалы. Главное свойство, делающее [c.174]

Основой для создания метода спиновых меток и зондов послужила чувствительность формы спектров ЭПР к движению парамагнитных центров. Движение, приводящее к изменению спектров ЭПР спиновой метки или зонда в жидкости, есть вращательная [c.222]

Как уже отмечалось в начале настоящего раздела, по спиновым меткам и зондам, жестко связанным с белком, можно непосредственно судить о поведении самой молекулы белка. Начало этому направлению положено в работе [75], в которой предложена методика анализа экспериментальных данных, подробно изложенная в разделе И 1.4 (вязкостной метод определения предельных параметров), и определено время корреляции вращения оксигемоглобина в воде с помощью спиновой метки ВVI, жестко связанной с молекулой белка. Значение времени корреляции (26-сек при 20° С), полученное с помощью калибровочной зависимости рис. И.16, соответствующей диффузионной модели вращения, оказалось в хорошем согласии со значением, рассчитанным по соотношению Стокса — Эйнштейна (IV. ) в предположении сферической формы гидратированной молекулы белка. Совпадение теоретического и экспериментального значения х подтверждает истинность сделанных при определении т предположений о жесткости связи спиновой метки с молекулой белка, о диффузионном характере вращения белка и о его сферической форме. [c.186]

МЕТОД СПИНОВЫХ ЗОНДА И МЕТКИ [c.278]

Рассмотрим некоторые применения методов спиновых зонда и метки для исследования полимеров в блоке и растворе. Читателя можно также отослать к обзорам [203 204, с. 253 с. 236]. [c.287]

В последние годы в активе молекулярной биологии появились методы и подходы, основанные на использовании новых молекулярных датчиков — стабильных нитроксильных радикалов, связанных ковалентно с макромолекулами (спиновые метки) или введенных в качестве ничтожных примесей в исследуемую систему (спиновые зонды). Вращательная и трансляционная подвижность таких радикалов, измеренная с помощью техники электронного парамагнитного резонанса, дает информацию о структуре, кон-, формационной динамике, микрорельефе и топологии белков, ферментов, мембран и других биомолекул и биологических структурных элементов. Спиновые метки служат своеобразными сейсмическими станциями, чутко регистрирующими малейшие изменения биологических структур при их функционировании или при различных воздействиях на них. [c.3]

Парамагнитные центры, вводимые в исследуемые системы, стали называть спиновыми зондами или метками, а указанную технику — методом спинового зонда или спиновой метки. При этом центры, ковалентно связанные с исследуемым объектом, например макромолекулами, называют спиновыми метками, а центры, растворенные в исследуемой системе,— зондами. Эти обозначения в ряде случаев мы сохраним в дальнейшем изложении. Однако сам метод будем обобщенно называть методом спинового зонда, ТЭК как спин-меченые молекулы среды часто выступают просто в роли своеобразных зондов, минимально искажающих свойства исследуемой системы. [c.5]

Успех в применении органических стабильных нитроксильных радикалов в качестве спиновых зондов и меток обусловлен уникальной возможностью варьировать их химическую структуру без существенного изменения их парамагнитных свойств. Изменение структуры нитроксильных радикалов позволяет создавать зонды и метки, соответствующие изучаемой системе и поставленной задаче, а сохранение их парамагнитных свойств позволяет проводить исследование разных систем при одних и тех же требованиях к условиям ЭПР-эксперимента с помощью одних и тех же теорий и методов анализа спектров ЭПР. [c.6]

Ниже мы обсудим результаты, полученные в последние годы, по исследованию физикохимии полимеров и их растворов методами спинового зонда и метки. [c.122]

Рассмотренный в обзоре материал иллюстрирует широкие возможности использования стабильных радикалов для исследования молекулярных движений, структуры и структурных переходов в полимерах. Метод парамагнитного зонда применим для исследования процессов кристаллизации и ориентации полимеров, структурирования и деструкции, пластификации и наполнения. Метод может быть использован для исследования гетерофазных систем, таких, как совмещенные полимеры и блоксополимеры, компоненты которых отличаются по молекулярной подвижности. Широкие перспективы открываются при использовании этого метода для исследования растворов и латексов полимеров растворимости, конформационных переходов и т. д. В дальнейшем, по-видимому, стабильные радикалы найдут применение не только в качестве зонда, но и в качестве спиновых меток, т. е. радикалов, химически связанных с макромолекулами полимера. Спиновые метки особенно перспективны для иссле- [c.60]

Позже разработан новый метод исследования динамики макромолекул в растворах — ЯМР спин-меченых макромолекул [9]. Он основан на исследовании парамагнитного уширения линий ЯМР макромолекул, индуцированного спиновыми метками. На примере спин-меченого поливинилпиридина показано, что для гибкоцепных полимеров доступность звеньев макромолекулы относительно спиновых меток чужих макромолекул такая же, как и по отношению к низкомолекулярному радикалу-зонду и к собственным спиновым меткам. Другими словами, клубки макромолекул свободно проникают друг в друга. При совместном использовании оба метода — ЭПР и ЯМР — дают исчерпывающую информацию [c.317]

Однако метод имеет определенные ограничения. Результаты, полученные этим методом, не вполне согласуются с другими данными, полученными аналогичными подходами. Высокие концентрации спиновых зондов модифицируют бислой, а ковалентные метки, связываясь с белками, могут инактивировать их. В результате исследователь изучает мембрану не в нативном состоянии, а в том виде, который она принимает после модификации. Скорости процессов, описываемых с помощью этого подхода, много больше [c.70]

Изучение подвижности жирнокислотных цепей фосфолипидов и самих липидных молекул в биологических мембранах осуществляется в настоящее время главным образом методами радиоспектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и ядерного магнитного резонанса (ЯМР). В первом из этих методов измеряют сигналы ЭПР, даваемые спиновыми метками и спиновыми зондами. Основу спиновых меток и зондов составляет стабильный свободный иминоксильный радикал, имеющий такую структуру [c.115]

Многие биологические системы не содержат групп с неспаренными электронами. Чтобы исследовать такие системы методом ЭПР, в них вводят специфически связывающийся зонд, который содержит радикал. Наиболее распространенными зондами, или спиновыми метками, являются производные нитроксильного радикала. При введении их в биологическую систему необходимо соблюдать определенную осторожность и убедиться в том, что свойства системы существенно не меняются. При удачном включении такой метки она может служить весьма чувствительной репортерской группой. [c.176]

Метод ЭПР может быть сделан вполне релаксационно-спектро-метрическим при использовании принципа электронного парамаг-интного зонда (ЭПЗ), или спиновой метки. [c.280]

СПИНОВАЯ ПЛ0ТНОСТЬ, M. Электронная плотность. СПИНОВОГО ЗОНДА МЁТОД (метод парамагнитного зонда), метод исследования мол. подвижности и разл. структурных превращений в конденсир. средах по спектрам электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) стабильных радикалов (зондов), добавленных к исследуемому в-ву. Если стабильные радикалы химически связаны с частицами исследуемой среды, их называют метками и говорят о методе спиновых (или парамагнитных) меток. В качестве зондов и Меток используют гл. обр. нитроксильные радикалы, к-рые устойчивы в широком интервале т-р (до 100-200 °С), способны вступать в хим. р-ции без потери парамагнитных св-в, хорошо растворимы в водных и орт. средах. Наиб, часто применяют радикалы ф-лы I. [c.399]

В методе электронного парамагнитного резонанса (ЭПР фиксируется перегиб на зависимости ширины линии в спектре ЭПР радикалов или парамагнитных зондов, введенных в полимер, от температуры, Исследования ведут на частотах 10 -10 Гц с использованием стабильных радикалов, в концентрациях не более 10 моль/л. В зависимости от способа ввода радикалов различают спиновые зонды - радикалы, растворенные в полимере, и спиновые метки - радикалы, химически связанные с макромолекулами. Считается, что зонды юкализуются в аморфной фазе, а метки могут присоединяться по всей длине или по концам макромолекулы, что позволяет разделить, идентифицировать движение отдельных участков цепей. [c.385]

Методом спиновых зонда и метки исследованы [210] сетчатые полимеры на основе диглицилового эфира резорцина (ДГР) и монофункционального фенилглицидилового эфира [c.289]

Монотонную зависимость электронно-спиновых параметров радикального фрагмента, и в первую очередь изотропной константы СТВ а, от полярности окружающей радикал среды и способности ее молекул к образованию водородных связей с NO-группой радикала можно использовать в методе спинового зопда для характеристики полярности окружения радикала-зонда или метки. При этом вместо размерной величины а удобно ввести безразмерный параметр h, характеризующий степень гидрофобности окружения радикала [47], [c.23]

Трансглобулярные эффекты, обнаруженные методом спинового зонда, являются наиболее специфическими конформационными изменениями макромолекулы белка. Наряду с этими изменениями, имеющими в значительной степени локальный характер, спиновые метки с успехом используются для регистрации крупномасштаб- [c.185]

Большинство биологических молекул не содержат неспаренных электронов и потому не могут давать сигнала ЭПР. Для исследования этих молекул методом ЭПР к ним присоединяют один или несколько радикалов, известных под названием спиновых меток. Таким образом, спиновая метка — это искусственный зонд, своего рода репортерская группа. При введении таких групп нужно убедиться в том, что свойства исследуемой молекулы существенно не меняются. Для этого, например, можно измерить биологическую активность исследумых молекул (скажем, каталитическую активность фермента) или проследить за другими их свойствами в присутствии и в отсутствие спиновой метки. Если эти контрольные измерения показывают, что конформация или активность молекул меняется незначительно, то с известной долей уверенности можно утверждать, что исследования с помощью спиновой метки дают достоверную информацию о состоянии системы. [c.174]

С помощью спиновой метки было проведено исследование факультативного термофила из рода Ba illus, штамм Т1 (ВТ1) ( han et al., 1973). Используя в качестве зонда нитроксид стеариновой кислоты, авторы обнаружили включение этой жирной кислоты в мембранную фракцию. Клетки, выращенные при 55°С, содержали в процентном отношении больше жирных кислот изоряда, чем клетки, выращенные при 37°С, тогда как у последних была выше доля представителей анти- зо-ряда. Мембраны клеток, выращенных при 37°С, характеризовались высокой скоростью перехода в жидкое состояние при повышении температуры, что согласуется с данными о более высоких температурах плавления жирных кислот 30-ряда. Исследования с использованием метода электронного парамагнитного резонанса показали, что [c.252]