Исследование белковых макромолекул

На рубеже Х1Х-ХХ вв. к изучению белков подключаются физическая химия, а немного позднее - новейшая физика, что, однако, далеко не сразу стало способствовать решению задачи. И здесь обилие новых данных, на первых порах неправильно истолкованных, приводило к тому, что белки представлялись еще более загадочными как в физическом, так и в химическом и биологическом отношениях. Физические исследования белков начались с изучения их коллоидного состояния, выявления диффузионных, осмотических, седиментационных и электрохимических свойств. Впервые было получено представление о форме и размерах большого числа белков в активном состоянии, а также достаточно надежно определены их молекулярные массы. При существовавшем в первые десятилетия XX в. уровне знаний о строении молекул, тем более макромолекул, новые [c.65]

Рассмотренные в этой главе методологические вопросы теоретического конформационного анализа были разработаны для исследования пространственного строения низкомолекулярных органических соединений. Что же касается нашей темы - структурной организации белков, то задача такого масштаба перед расчетным методом не ставилась, и поэтому многие важнейшие вопросы, вставшие на пути к априорному расчету нативных конформаций белковых макромолекул, остались незатронутыми. Так, даже в принципе не была обсуждена сама возможность использования классического подхода, предполагающего независимость электронного и конформационного состояний молекулы. Если считать справедливыми изложенные в этой главе бифуркационную и физическую теории структурной организации белка, то доказательство применимости механической модели к данному объекту является самой главной и прежде всего требующей ответа задачей. Однако принципиальная возможность использования полуэмпирического конформационного анализа в исследовании белков также еще не предопределяет положительного решения других вопросов. Необходима методология, специально разработанная для расчета пространственного строения белковых молекул. Верхним пределом применимости изложенного метода конформационного анализа, как показано ниже, являются лишь три- и в простейших случаях тетра- и пентапептиды. Таким образом, второй важнейший вопрос на пути к решению проблемы структурной организации белка заключается в создании специфического методологического подхода, в который существующий метод конформационного анализа вошел бы как составная часть. [c.107]

Таким образом, электрохимическое восстановление белков на электродах представляет собой целый комплекс последовательных и параллельных процессов, многие из которых детально рассмотрены в работе [329], а также в обзоре по применению и новейшим успехам полярографии в биохимии и в исследованиях биологических макромолекул [И, с. 293]. [c.238]

Широко применяемый для изучения биополимеров метод гель-электрофореза основан на различной подвижности макромолекул и их фрагментов в электрическом поле. Для разделения и исследования белков гель-электрофорез производится с додецилсульфатом натрия (ДСП), который связывается с молекулой белка, вызывая ее денатурацию. Подвижность молекулы в геле, на который наложено электрическое поле, зависит не только от заряда, но и от размеров молекулы (диффузионный эффект). [c.33]

Серьезные препятствия, с которыми встречались при исследовании белков, обусловлены именно этой сложностью строения и конформации их макромолекул, не позволившей до настоящего времени, несмотря на успехи, сделанные за последние годы, установить точные соотношения между строением и свойствами. [c.415]

Практически все белковые макромолекулы даже в водных растворах вращаются медленно. Поэтому и в связи с тем, что теория формы спектра ЭПР в области медленных вращений радикалов получила развитие лишь в последние годы, для исследования белков в подавляющем большинстве работ использовались нитроксильные радикалы-метки, частично вращающиеся относительно самой молекулы белка. Относительное вращение радикала, с одной стороны, приводит к быстрому результирующему вращению радикалов, что позволяет характеризовать исследуемую систему с помощью времен корреляции этого быстрого результирующего вращения. С другой стороны, вращение радикала относительно белка приводит к усложнению модели вращения и к возникновению дополнительных переменных, определяющих расположение радикала относительно белка и интенсивность его относительного вращения. Как отмечалось в разделе II.7, форма спектра ЭПР подобной сложной системы в ряде простейших случаев в принципе поддается корректному анализу. Однако практически независимо [c.183]

В последние годы в связи с развитием теории формы спектра ЭПР в области медленного вращения радикалов стало возможным изучение броуновского вращения самих молекул белка с помощью спиновых зондов и меток, достаточно жестко связанных с белком и отражающих непосредственно поведение самих молекул белка. Жесткая связь органических молекул с макромолекулой белка в значительной степени определяется адсорбционными силами физической природы, поэтому ковалентная связь радикала с беЛ ком не является необходимой для исследования диффузионных характеристик белков в методе спинового зонда. Это обстоятельство расширяет возможности спиновых зондов в исследовании белковых макромолекул. [c.184]

Высокая точность определения стереохимической структуры, достигнутая в этом исследовании, очевидно, может быть получена и при структурном анализе других белков, так что подобные методы уточнения структуры следует разрабатывать и далее. Успешное применение способа уточнения структуры белка в совокупности с разностным методом Фурье приведет в дальнейшем к более совершенным методам определения стереохимических свойств координационных центров металлопротеинов и металлоферментов. Можно предположить, что результаты таких исследований окажутся весьма полезными при изучении структуры и типов связи в металлосодержащих центрах и взаимосвязи между структурой и активностью. Поэтому полезно рассмотреть результаты рентгеноструктурного анализа белков, изученных при высоком разрешении стандартными методами, и выяснить, в какой степени эти результаты способствуют пониманию их биологической функции. Тщательный анализ результатов рентгеновских исследований биологических макромолекул и применение новейших методов уточнения структуры лет через десять позволит получить более точные величины стереохимических параметров. Только тогда можно будет полностью оценить значение таких данных по сравнению с результатами других химических и физических исследований. [c.27]

Книга представляет собой руководство по биофизической химии, в котором кратко и вместе с тем доступно изложены принципы и методы физических и физико-химических исследований биологических макромолекул (белков, нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов). В ней приведены сведения о самых разнообразных свойствах этих веществ (осмотическое давление, светорассеяние, вязкость, пространственная структура и т. п.). [c.4]

При обсуждении свойств макромолекул очень важно рассмотреть и специальные методы, применяемые для их изучения. Поэтому даже такому привычному понятию, как молекулярный вес, мы были вынуждены посвятить отдельную, хотя и небольшую, главу. Многие теоретические представления и методы, которые находят теперь применение при изучении макромолекул, были разработаны сперва при исследовании белков, а затем распространены на нуклеиновые кислоты. Именно поэтому в первых главах книги рассматриваются преимущественно явления, относящиеся к химии белков, и лишь в отдельных случаях, где это оказывается целесообразным, приводятся примеры и из химии нуклеиновых кислот. Более полно проблемы, связанные с нуклеиновыми кислотами, обсуждаются в главах, специально посвященных этим соединениям. [c.9]

Только сейчас мы начинаем осознавать в полной мере возможности рентгеноструктурного анализа как единственного метода, позволяющего установить детали пространственной структуры макромолекул. Тогда как с помощью методов, рассмотренных выше, можно определять лишь молекулярный вес и в самом грубом приближении — форму молекулы, рентгеноструктурный анализ позволяет при благоприятных условиях получать, помимо данных о весе и форме, также данные о деталях пространственной и химической структуры макромолекул в частности, при исследовании белков удается установить последовательность расположения аминокислот в белковой цепи. [c.230]

Как указывалось выше, для того чтобы границы при электрофорезе были стабильны в поле тяжести, нужно работать при достаточно высокой весовой концентрации исследуемого веш,ества. В то же время эквивалентная концентрация последнего должна быть как мон но меньше по сравнению с концентрацией буфера — иначе невозможны точные измерения. Таким образом, фронтальный метод особенно удобен для исследования белков, эквивалентный вес которых очень велик, особенно вблизи изоэлектрической точки (р1). Кроме того, малый коэффициент диффузии макромолекул приводит к сравнительно небольшому размыванию границ даже при длительных опытах. Для малых ионов метод непригоден из-за их большого коэффициента диффузии и малого эквивалентного веса, а главное потому, что инкремент показателя преломления у них не от.личается от инкремента ионов буфера. Это делает невозможным сколько-нибудь точное рефрактометрическое определение концентрации. [c.62]

Жидкостная ситовая (гель-фильтрационная) хроматография (ЖСХ) обладает большими возможностями для разделения и анализа высокомолекулярных соединений, белков и полимеров, а также для исследования свойств макромолекул. Этим методом, который основан на разделении молекул по размерам, можно оценить конформацию макромолекул в растворе, оценить молекулярный [c.424]

Со времени опубликования в 1953 г. классического труда Флори по химии полимеров произошло два важнейших события, которые оказали глубокое влияние на всю область химии полимеров. Во-первых, были разработаны методы синтеза стереорегулярных виниловых полимеров. Это расширило область изучения свойств макромолекул в растворе, причем большее внимание стало уделяться методам, позволяющим характеризовать стереорегулярность образца. Оно также послужило стимулом для более тщательного теоретического анализа конформаций цепных молекул. Вторым важным событием явилось открытие существования систем, цепные макромолекулы которых принимают в растворе строго определенные спиралевидные конформации. В результате исследований переходов спираль — клубок в изолированных цепных молекулах было показано, что эти переходы являются одномерным аналогом процесса плавления. Теоретическое значение этого факта выходит за пределы макромолекулярной химии. Это открытие сыграло и другую важную роль. После того как было установлено, что строго определенные конформации в растворе принимают не только биологические макромолекулы, считавшееся ранее само собой разумеющимся разделение природных и синтетических макромолекул стало абсурдным и превратилось в серьезное препятствие на пути развития химии полимеров. Поэтому цель данной книги заключается в том, чтобы привлечь внимание химика, имеющего дело в основном с синтетическими макромолекулами, к необычным данным, полученным при исследованиях белков и нуклеиновых кислот. В ней сделана попытка поднять такие вопросы, как возможность получения синтетических полимеров, обладающих особым сродством к малым молекулам или способностью действовать в качестве сугубо специфических катализаторов. [c.7]

Значение того факта, что вопросы, на которые пытается ответить физико-химик, имеющий дело с полимерами, в целом качественно отличаются от вопросов, которые возникают при исследовании веществ, состоящих из малых молекул, подчеркнуто, вероятно, еще недостаточно. Представьте, что необходимо описать свойства водного раствора, в котором растворенное вещество состоит не из молекул какого-то одного рода, а, например, из смеси спиртов. Это вещество может не только быть членом гомологического ряда первичных спиртов, полученных из нормальных парафиновых углеводородов, но также содержать молекулы с различным числом разветвлений и даже молекулы многоатомных спиртов. Вряд ли было бы целесообразно описывать такую сложную смесь. Поскольку смеси малых молекул могут быть разделены на фракции, содержащие молекулы лишь одного рода и обладающие высокой чистотой, изучение свойств растворов малых молекул касается в основном систем, в которых растворенное вещество представлено молекулами одного или по крайней мере двух сортов. Однако в случае полимеров однородные фракции могут быть выделены лишь для ограниченной группы природных глобулярных белков. При исследовании синтетических макромолекул и многих макромолекулярных препаратов, полученных из живых организмов, мы имеем дело со сложными смесями. Известно, что такие смеси могут быть разделены путем фракционного осаждения, фракционного экстрагирования или другими методами, однако однородность даже самых узких фракций, полученных таким образом, далека от идеальной химической однородности , подразумевающей в классическом смысле наличие молекул лишь одного сорта. Задача физико-химика в таком случае двояка ему не только необходимо описать и объяснить свойства растворов имеющегося в его распоряжении сложного растворенного вещества, но также и охарактеризовать растворенное вещество как с точки зрения свойств составляющей его средней молекулы, так и с точки зрения возможности изменения этих свойств. [c.15]

Поразительный прогресс, достигнутый за последние годы в приложении методов структурного анализа к исследованию монокристаллов, состоящих из больших молекул глобулярных белков, дал возможность, точно установить форму этих молекул. Во время работы над монографией были опубликованы данные по детальному анализу миоглобина [31—33], гемоглобина [341, химотрипсиногена [35] и лизоцима [36], молекулярный вес которых составлял 17 ООО, 68 ООО, 25 ООО и 13 ООО соответственно. Изучение структуры миоглобина уже достигло такого уровня, что позволяет установить положение остатков аминокислоты в полипептидной цепи. По всей вероятности, точные данные о форме молекулы вскоре будут получены и для некоторых других белков. На рис. 4 показана общая форма молекулы миоглобина, установленная в результате этих исследований. Детали дал<е этого изображения, полученного при сравнительно невысоком разрешении, намного превосходят данные, которые можно было бы получить при исследовании растворов макромолекул, что в самом лучшем случае позволяет определить лишь ограниченное число параметров, характеризующих форму растворенной частицы. Тем не менее это не означает, что изучение формы глобулярных белков с помощью различных методов исследования растворов в настоящее время устарело. Прежде всего на форме молекул глобулярных белков до некоторой степени, вероятно, сказывается взаимодействие этих молекул. Это подтверждает большая разница (до 50%) объемов, содержащих одну молекулу химотрипсиногена в различных кристаллических формах [35], что позволяет сделать предположение о существенном различии в складывании полипептидной цепи . Следует надеяться, что [c.31]

Исследования белков развиваются по трем путям. Один из них заключается в изучении химии амииокислот, составляющих белки, и представлен работами Эмиля Фишера и других исследователей. Другой путь предпочитается исследователями, изучающими поведение белков в целом и определение их физических констант. Первый путь особенно привлекает химиков-органиков, которые видят в аминокислотах объект, доступный для исследования привычными им методами. Второй путь развивается главным образом физико-химиками, методы которых приспособлены для исследования макромолекул природных веществ, подобных белкам. [c.213]

Детальное представление о нативных конформациях белков основано почти исключительно на результатах рентгеноструктурного анализа. Спектральные методы конформационного исследования белков в растворе пока не имеют в определении геометрии макромолекул самостоятельного значения. Однако они могут быть полезными в изучении ряда свойств белков и обнаружении связанных с ними новых явлений. Так, некоторые спектральные методы чувствительны к конформационным состояния.м, внешнему окружению и изменениям положений атомных групп в структуре белковой макромолекулы и даже к небольшим перемещениям отдельных атомов. Интерпретация подобных фактов тем не менее осуществляется в основном с помощью рентгеноструктурных моделей. [c.340]

Обычно определение размера пор производят на основе электрофоретического или хроматографического исследования белков или нуклеиновых кислот [366, 1087, 1296]. Но поскольку конформация этих макромолекул точно не известна, расчеты, основанные а изучении их поведения, могут оказаться ошибочными. К тому же нельзя пренебрегать и влиянием б с-акрил-амида на средний радиус пор [131, 366, 538, 1109] (рис. 29). [c.78]

Учитывая трудоемкость рентгеноструктурного анализа и необходимость наличия объекта обязательно в виде кристалла, приходится признать, что этот метод имеет смысл применять лишь для образцов, представляющих особый интерес, которые к тому же должны достаточно легко кристаллизоваться. Рентгеноструктурный анализ — самый информативный из методов исследования структуры макромолекул. Он может рассматриваться как эталон, и с его результатами полезно сравнивать результаты, полученные другими методами. Рентгеноструктурный анализ не является непогрешимым методом, и он не может дать ответ на все интересующие нас вопросы о каком-нибудь белке или нуклеиновой кислоте, но других методов, способных дать столь подробные сведения о структуре, пока не существует. [c.187]

Электрофорез занимает сейчас центральное место среди методов исследования белков и нуклеиновых кислот. В современной научной литературе редко можно встретить статью, в которой бы на той или иной стадии фракционирования или характеристики этих биополимеров не был использован электрофорез. Метод позволяет разделять макромолекулы, различающиеся по таким важнейшим параметрам, как размеры (или молекулярная масса), пространственная конфигурация, вторичная структура и электрический заряд, причем эти параметры могут выступать как порознь, так и в совокупности. [c.3]

Известно, что белки и нуклеиновые кислоты можно изучать с помощью методов ДОВ и КД вследствие, в первую очередь, пространственной асимметрии составляющих остов этих макромолекул аминокислот и нуклеотидов, следовательно, ДОВ и КД полезны при структурных исследованиях белков, нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов. Однако еще раз надо напомнить о том, что теория, позволяющая связать спектры с молекулярной структурой, еще недостаточно развита, поэтому используемые для интерпретации спектров рабочие правила (как и правила абсорбционной спектроскопии) носят большей частью эмпирический характер. [c.450]

При исследовании белка экспериментально определяют скорость движения макромолекул в электрическом поле. Поскольку отдельные макромолекулы увидеть нельзя, измеряют скорость перемещения фронта окрашенного белка в растворителе. Положение этого фронта, называемого границей, регистрируется оптическими методами. Первый электрофоретический аппарат с оптическим устройством, предназначенным для точного измерения скорости движения границ, сконструировал А. Тизели-ус за эту работу он был удостоен Нобелевской премии. [c.353]

Остерман Л, А. Введение радиоактивной метки в белки//Исследование биологических макромолекул электрофокусированием, иммуноэдектрофорезом и радио-иэотопными методами/Под ред. Г. П. Георгиева. М., 1983. С. 236. [c.327]

Определение молекулярных характеристик по данным эксклюзионной хроматографии проводят с помощью калибровочной кривой, отражающей связь удерживаемых объемов с молекулярной массой. Существует несколько методов калибровки хроматографической системы. Наиболее надежным из них является калибровка по узкодисперсным образцам исследуемого полимера (М лг/Мп=<1,1). В этом случае хроматографируют ряд стандартов, перекрывающих требуемый диапазон молекулярных масс, измеряют удерживаемые объемы в максимумах пиков и строят зависимость логарифма молекулярной массы от удерживаемого объема, получая калибровочную кривую типа показанной на рис.2.16. Если по каким-либо причинам не удается получить линейную калибровочную зависимость, то нелинейную 8-образную кривую аппроксимируют полиномом (обычно достаточно полинома третьей степени). Этот метод часто используют при исследовании индивидуальных макромолекул, в частности, белков. Так, на рис.2.18 приведена Калибровочная зависимость для геля TSK3000SW, построенная по 25 белкам. Однако для многих типов синтетических полимеров такие стандарты обычно отсутствуют, а их приготовление чрезвычайно трудоемко. Наиболее доступны стандарты полистирола. Они, как правило, имеют нормальное логарифмическое ММР, для которого справедливо соотношение Мр= /Муу Мп (Мр — молекулярная масса, соответствующая максимуму пика полимера), и широко применяются в практике эксклюзионной хроматографии. При использовании калибровочной кривой, построенной по полистирольным стандартам, для определения молекулярных характеристик других полимеров результаты получают в относительных величинах (в так называемой полистирольной шкале ). [c.53]

Частицы небольшого размера, в том числе макромолекулы, выявляют методом напыления. Для этого металл —хром или платину — испаряют в вакууме и напыляют под определенным углом на поверхность исследуемого образца. Так можно увидеть отдельные молекулы ДНК, хотя и при сравнительно низкой разрешающей способности. Собственно, видны не сами молекулы, а только их тени , которые в 2—3 раза шире. При исследовании белков часто применяют метод негативного контрастирования. Суть метода состоит в следующем тонкий слой раствора, содержащего исследуемые белки и электроноплотное вещество (например, фосфоволь-фрамовокислый натрий в концентрации 1%), наносят на углеродную пленку-подложку и высушивают. Образуется однородный электроноплотный слой, характеризующийся тем, что в местах локализации молекул белка отсутствует соль фосфовольфрамовой кислоты отсюда и термин негативный контраст . [c.20]

Начавшееся физическое изучение белковых молекул со временем приобретает исключительно важное значение. Физика привнесла в эту область строгость и глубину своих воззрений и концепций, количественные теоретические и экспериментальные методы. Квантовая механика, работы В. -Кеезома (19 6 г.), Д. Дебая (1920 г.), В. Гейглера и Ф. Лондона (1928 г.), Ф. Хунда (1928 г.), Э. Хюккеля (1930 г.), Дж. Леннарда-Джонса (1931 г.), Л. Полинга (1936 г.) и многих других физиков подвели черту под развитием классической органической химии и заложили основы современной теоретической химии (квантовой механики молекул или квантовой химии). Они показали, что помимо валентных взаимодействий атомов существуют и могут оказывать заметное влияние на химическое поведение и формообразование молекул, особенно макромолекул, ранее не принимавшиеся во. внимание невалентные взаимодействия атомов (дисперсионные, электростатические, торсионные, водородные связи). Для познания белков, чувствительных к внешним условиям, использование физических и физико-химических методов, гарантирующих, как правило, не только химическую, но и пространственную целостность молекул, имело важное, часто определяющее значение на всех этапах исследования белков от выделения и очистки до установления пространственной структуры и выяснения механизмов функционирования. [c.66]

Преимущества метода реплик состоят в том, что его можно применять ко всем высокомолекулярным соединениям, в том числе нерастворимым, и определение молекулярного веса производить также и на технических смесях, так как присутствие других ингредиентов обычно не мешает измерению. Реплики получают с поверхности излома замороженного полимера. Естественно считать, что межмолекулярные силы слабее, чем внутримолекулярные, представляющие собой силы химической связи. Поэтому образования, наблюдаемые на микрофотографиях реплик с поверхности излома полимеров, могут быть интерпретированы как одиночные макромолекулы или их агрегаты. Однако иногда бывает нелегко отличить молекулу от агрегата или от структурных неоднородностей материала, применяемого в качестве промежуточного отпечатка, что является недостатком метода реплик. Проще обстоит дело с исследованием биологических макромолекул, значительн5 ю часть которых составляют белки с очень большим молекулярным весом, часто равным нескольким миллионам. Помимо большой величины этих молекул, исследование облегчается также тем, что их можно получить в кристаллическом состоянии и периодичность структуры поверхности кристалла позволяет проводить более точную идентификацию. [c.252]

С подобными проблемами приходится сталкиваться и при исследованиях белков, у которых нолипентидные цепи состоят примерно из 20 сортов строго определенным образом чередующихся вдоль цепи аминокислотных остатков. При наличии стереохимической идентичности этих звеньев можно предположить, что все они способны войти в одну и ту же решетку. Однако в отсутствие такой идентичности подобное предположение уже не будет справедливым. Способность лишь определенных звеньев входить в кристаллическую решетку не только влияет на характер плавления этого важного класса макромолекул, но и определяет характер их рентгенограмм. Они не могут быть правильно расшифрованы без знания того, какие из 20 сортов звеньев способны кристаллизоваться. Это, в особенности, проявляется при образовании так называемой сложно-складчатой структуры в фибриллярных белках. Полипептидных нахо- [c.83]

Седиментационный метод с применением ультрацентри-фуги описан ранее (стр. 28—29) при рассмотрении методов определения размера коллоидных частиц. Определение молекулярного веса этим методом сводится а) либо к исследованию распределения концентрации раствора после установления седиментационного равновесия, для чего скорость вращения центрифуги устанавливают такую, чтобы развиваемая ею центробежная сила превышала силу тяжести примерно в 10 —10 раз б) либо к исследованию скорости седиментации, для чего центробежная сила должна превышать силу тяжести в 10 —10 раз. Изменение концентрации в установившемся равновесии определяют фотографически или по изменению показателя преломления. Расчет М производят по особым уравнениям, на которых мы не останавливаемся. Заметим лишь, что этот метод является наиболее всесторонним, так как, помимо УИ, дает возможность определять также и степень полидисперсности исследуемого вещества и судить о форме макромолекул. Метод нашел широкое применение при исследовании белков, полистирола, целлюлозы и других веществ. [c.163]

Более четверти века тому назад в самой первой статье замечательной серии — Успехи энзимологии — Булл назвал ультрацентрифугу наиболее важным из всех известных к тому времени инструментов, используемых для физических исследований белков . С тех пор появилось много новых ценных приборов, однако среди методов исследования биологических макромолекул уль трацентрифугированию по-прежнему принадлежит главная роль. Как хорошо известно сейчас почти каждому образованному человеку, даже если он и не ученый, рентгеноструктурные исследования ДНК, выполненные Уилкинсом, и их интерпретация Уотсоном и Криком в 1953 г. вывзали в биологии революцию. Огромный объем современных знаний об этих макромолекулах— носителях наследственности, а также о процессах биосинтеза белка в клетках получен в значительной мере благодаря многочисленным тонким исследованиям, проведенным с помощью ультрацентрифугирования. [c.7]

Несмотря на трудности, возникающие при попытке однозначной интерпретации данных по ДОВ, едва ли приходится сомневаться в том, что этот метод является одним из высокочувствительных методов исследования структуры макромолекул. Работа Янга и Доти весьма интенсивно содействовала развитию всей физической биохимии в целом. Следует, однако, иметь в виду, что состав молекул белка намного сложнее состава молекул синтетических полипептидов, на основе которых про- [c.441]

Полиэлектролиты с преимущественным содержанием анионных групп широко распространены в природе к ним относятся, например, нуклеиновые кислоты, растительные камеди, кислые гетероаминополисахариды (кислые глюкозаминогликаны) и гликонротеины, содержащие сиаловые кислоты. Присутствие в некоторых гликопротеинах (обнаруженных в секретах желез и эпителия) большого числа углеводных групп с отрицательно заряженно сиаловой кислотой в качестве концевого новосстанавливающего остатка придает макромолекуле определенные свойства, которые, как было уже подробно рассмотрено в гл. 3 (том 1), затрудняют оценку данных, полученных при ультрацентрифугировании, при изучении вязкости и поведения при электрофорезе. Эти трудности обычно не имеют места при исследовании белков. Более того, многочисленные гидроксильные группы, содержащиеся в углеводных остатках гликопротеинов, взаимодействуют с молекулами воды растворителя, вероятно, путем образования водородных связей в результате этого повышается растворимость и величина эффективного молекулярного объема по сравнению с той величиной, которая определяется по молекулярному весу. Из тех данных, которые известны о строении и распределении гетеросахаридов вдоль полипептидной цепи, следует, что атомы водорода главной цепи не конкурируют в значительной степени с кислыми белками за растворитель. Высокий молекулярный вес, большое число гид- [c.293]

Метод электрофореза широко используется при исследовании биологических макромолекул. Он отличается относительной простотой и дешевизной, что позволяет приспособить некоторые его варианты для массовых анализов, например, в клинических лабораториях. В этой книге мы попытались обобщить сведения о методах, основанных на движении макромолекул в электрическом поле. Такая попытка оправдана тем, что примерно за 40 лет существования электрофореза было создано огромное множество его разновидностей. Об этом свидетельствует хотя бы то, что выборочный описок статей по электрофорезу, опубликованных только за период с 1968 по 1972 г. (J. hromatography, Supplementary Volume, No. 4, 1975), включает 8236 названий. Общее же число статей, несомненно, гораздо больше. Поэтому нашу задачу мы видели не в том, чтобы дать обзор всей литературы ПО электрофорезу, а в том, чтобы оп>исать теоретические основы и практические аспекты наиболее важных его вариантов, а также привести характерные примеры использования этого метода при изучении белков, нуклеиновых кислот и гликозаминогликанов. [c.8]

Из широкого набора воздействий, которые окружающая среда может оказывать на организмы, к числу наиболее экстремальных, несомненно, относится повыщенная температура. Естественно, для ученых представляет большой, интерес изучение микроорганизмов, которые не только выживают, но и размножаются, часто облигатно, при температурах, препятствующих в норме существованию каких бы то ни было форм жизни вследствие разрушения необходимых для них макромолекул. В последнее время был проведен ряд согласованных между собой исследований, направленных на выяснение молекулярных основ термофилии. Следует подчеркнуть, что термофилия, безусловно, включает в себя множество молекулярных механизмов и не может быть объяснена только каким-либо одним свойством организма. Многочисленные сравнительные физико-химические исследования белков термофильных организмов и их аналогов из нетермофильных систем во многих случаях составляют надежную основу для рассмотрения молекулярных механизмов термофилии. Наша задача как раз и состоит в том, чтобы сначала представить общий обзор работ по термофилии, а затем детально обсудить несколько достаточно хорошо охарактеризованных конкретных систем. [c.248]

К сказанному необходимо добавить, что существование нейтральных мутаций, не противоречит представлению об отборе как о движущем факторе эволюции. Действительно, накопление нейтральных замен аминокислот в конце концов приведет к селективно-значимым изменениям структуры белка. С этого момента данный белок подвергается отбору, причем отбор, как и в любом случае отбора по фенотипической изменчивости, будет либо отсекать, либо подхватывать подобные изменения в зависимости от их адаптивной ценности. Аналогичное представление о селекционном механизме эволюции биологических макромолекул высказано А. М. Уголевьш (1985). Можно даже предположить, что более мягкое и более плавное изменение структуры белков через накопление первично нейтральных замен благоприятнее с точки зрения отбора, чем мутационные перестройки, скачкообразно меняющие биологические свойства молекулы в результате изменений ее активного центра. Представление о молекулярных часах , т. е. о равномерности во времени накопления нейтральных мутаций данного белка, не противоречит представлению о неравномерности темпов молекулярной эволюции (КеИу, На1 а(1ау, 1987 Ы е а ., 1987 и др.). Действительно, даже уже имеющиеся немногочисленные данные свидетельствуют о том, что каждый гип белков характеризуется собственным темпом накопления замен. Можно ожидать, что по мере увеличения количества исследованных белков картина будет усложняться- [c.102]

В настоящее время тонкую (на атомном уровне) структуру макромолекулы можно определить только при помощи рентгеноструктурного анализа до сих пор не существует другого метода, который дал бы больший толчок к изучению макромолекул. (Отметим, например, к какому развитию генетики привело определение структуры ДНК-) Зная несколько тонких структур, мы не только можем установить правила определения структуры молекул данного тина, но также получить тестовые (с известной структурой) молекулы для изучения их другими методами, что даст возможность интерпретировать полученные данные. К сожалению, рентгеноструктурный анализ — очень сложный и трудоемкий метод, и часто требуются годы для установления структуры белка или макромолскулярного комплекса. Обычно в книгах, посвященных исследованию биологических макромолекул, приводится общее описание теории дифракции рентгеновских лучей. Однако в данной книге оно отсутствует по двум причинам во-первых, маловероятно, что читатели, за некоторым исключением, будут применять этот метод или им придется расшифровывать рентгенограмму во-вторых, фактически невозможно исчерпывающе объяснить принципы и аналитические методы в ют-ге такого объема, как эта. Однако во всех разделах книги нрнведсны ссылки на литературу, в которой читатель может получить информацию о каждом конкретном методе анализа. [c.8]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология