Белок сжимаемость

Рис. 3.12. Шкала парциальных удельных сжимаемостей белков и полипептидов.

Развернутые синтетические полипептиды. Аддитивность их парциальной сжимаемости анализировалась в работах [161, 196]. При этом показано, что эксперимент дает либо совпада-юш,ие по абсолютной величине, либо заниженные (но не более чем на 30%) значения гидратационного эффекта относительно аддитивного расчета. Это иллюстрирует рис. 3.12, на котором приведена шкала удельных парциальных сжимаемостей развернутых полипептидов и белков при 25°С [191]. Аминокислотные остатки и полипептиды попадают в область отрицательных [c.59]

Поверхность глобулярных белков представлена нерегулярно расположенными группами близких друг к другу полярных атомов, между которыми находятся небольшие островки неполярной поверхности [138]. Поэтому в аддитивных расчетах в работе [161] использовались значения вкладов, характерных для сближенных полярных групп. Вклады неполярных атомных групп учитывались пропорционально их доступной поверхности. Вклады заряженных групп учитывались без каких-либо поправок. На рис. 3.12 приведены вычисленные значения Д/С>г в виде отрезков, отложенных вниз от /См. Видно, что экспериментальные значения гидратационных эффектов по абсолютной величине в среднем на 30% ниже вычисленных. Следовательно, на поверхности глобулярного белка нет кооперативных эффектов, усиливающих гидратационный эффект сжимаемости по сравнению с низкомолекулярными соединениями. [c.60]

Исследование сплошных пленок белков и других биополимеров дает важный материал для характеристики не только физико-химических свойств, но и биологического их поведения. Пример кривой сжатия приведен на рис. VII.12 для белка глиадина с М = 44 000. Кривая характеризуется двумя линейными участками с точкой перегиба при А = 50 нм . Сумма площадей, приходящихся на все сегменты макромолекулы глиадина, равна 140 нм , тогда как значение 50 нм отвечает площади собственно полипеп-тидной цепи. Таким образом, молекула белка при малых jt распластана в поверхностной пленке — полипептидная и боковые цепи лежат на поверхности раздела, занимая площадь 140 нм . Сжимаемость пленки достаточно велика, поскольку гидрофильные боковые цепи выводятся из плоскости поверхности в жидкую фазу, а гидрофобные — в воздух, вплоть до плотной [c.112]

Имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют о том, что трехмерные структуры белков характеризуются плотнейшей упаковкой атомов. Коэффициенты упаковки белковых молекул в нативном состоянии имеют значения от 68 до 82%. Для сравнения напомним, что у правильных сферических тел этот коэффициент равен 74%, а у молекул воды и циклогексана - 58 и 44% соответственно. По плотности упаковки атомов белковые молекулы близки кристаллам малых органических молекул (70-78%). Нативные структуры белков имеют также незначительные коэффициенты сжимаемости, близкие, например, коэффициентам сжимаемости олова и каменной соли. Высокая компактность глобулярных белков подтверждается большой плотностью, малой вязкостью и малыми молекулярными объемами нативных белков в растворе. Так, наблюдаемые у них величины плотности (1,3-1,5 г/см ) выше, чем у сухих белков и близки величинам плотности кристаллов низкомолекулярных органических соединений. Это свойство пространственных структур белковых молекул безупречно с физической точки зрения и очень образно передает определение их как "апериодические кристаллы" - термин, использованный Э. Шре-дингером для характеристики состояния хромосом [52]. Таким образом, есть все основания заключить, что нативная конформация белка представляет собой плотно упакованную структуру с максимальным числом внутримолекулярных контактов между валентно-несвязанными атомами. [c.102]

Наблюдаемые плотности упаковки показывают, что метафору Козмана о капле масла не следует понимать буквально. Внутренняя часть белка более похожа на кристалл. Это подтверждается также слабой сжимаемостью белков по сравнению с маслом [65, [c.57]

В этом сообщении очень кратко рассмотрена история представлений и исследований, касающихся воды, обсуждены необычные свойства парциальной молярной сжимаемости гидрофобных веществ в воде и изложены основные результаты исследований локализации молекул воды в кристаллах белков методами рентгеновской и нейтронной спектроскопии. [c.90]

По данным работ [161. 196]. Горизонтальной пунктирной линией вверху обозначена собственная удельная сжимаемость глобулы (средняя по всем глобулярным белкам). —эксперимент. О — аддитивный расчет. Стрелки, направленные вниз, означают величину гидратационного вклада в К 1М для глобулярных белков она отсчитывается от значения сжимаемости глобулы, для полностью развернутых цепей — от нуля, поскольку в этом случае собственная сжимаемость молекулы отражает ничтожно малую сжимаемость вандер-ваальсовых объемов аминокислотных остатков. / — рибонуклеаза 2 — лизоцим 3 — миоглобин — полиглутаминовая кислота 5 — поли-0,1-аланин — коллаген нативный [161, 202] 7 — коллаген деструктурированный (желатина) [200] [c.59]

Глобулярные белки. Систематические исследования парциальной сжимаемости глобулярных белков проводились в ряде работ [161, 190, 199—201], но только в работе [161] выполнен анализ аддитивности гидратационного эффекта поверхности нескольких белков (рибонуклеазы, лизоцима и миоглобина). Экспериментальные значения приведены на шкале удельных парциальных сжимаемостей (рис. 3.12). Это положительные величины, так как отрицательный гидратационный член АКп с избытком компенсируется большим положительным вкладом собственной сжимаемости /См (релаксационный вклад Кте1 не учитывается в анализе, так как он мал, как было показано в работе [200]). Величина /См/М определена в работах [161, 190] как средняя для всех глобулярных белков, и ее значение 10 м (г-Па) приведено на рис. 3.12. Отклонение экспериментального значения парциальной сжимаемости белка от величины /См характеризует гидратационный вклад, который можно сравнивать с величиной, полученной на основании аддитивных расчетов. [c.60]

Фибриллярные белки характеризуются регулярным расположением полярных групп вдоль длинной жесткой полимерной цепи. Для одного из наиболее характерных фибриллярных белков— коллагена — в литературе есть данные по скорости ультразвука в растворе [202] по этим данным в работе [161] вычислена парциальная адиабатическая сжимаемость, значение которой аномально низко. На шкале сжимаемос й (см. рис. 3.12) приведен результат аддитивного расчета полностью развернутой цепи коллагена. Это значение можно счи- [c.60]

Харакоз Д. П. Исследование сжимаемости белков и аминокислот в растворе акустическим методом Дис.. .. канд. биол. наук 03.00.02. Пущино, [c.271]

Для обессоливанпя и рассортировки молекул скорость элюции может быть выбрана довольно большой — порядка 20 мл/см- ч (следует предварительно проверить сжимаемость геля ). Как было показано в гл. 1, с позиций достижения наилучшего разрешения пиков существует оптидгальная скорость хро.матографического фракционирования. Слишком медленная элюция приводит к резкому уширению пиков за счет продольной диффузии, слишком быстрая — к более ностененному их уширению за счет нарушения равновесия поперечной диффузии. Оптимальная скорость зависит от размеров молекул и гранул, увеличиваясь с уменьшением тех и других. Для ориентировки можно указать, что оптимальная скорость элюции для белков составляет примерно 2 мл/см -ч (для определения объемной скорости элюции это значение надо умножить на илощадь сечения колонки). Однако нередко имеет смысл в интересах оптимизации условий эксперимента в целом значительно отступить от оптимальной скорости элюции в сторону ее увеличения. [c.136]

В отличие от лиофобных золей, растворы высокомолекулярных веществ являются термодинамически устойчивыми обратимыми истинными растворами. Они подчиняются правилу фаз и их устойчивость определяется соотношением энергетического (ДЯ) и энтропийного (ТД5) членов в уравнении (VIII. 1). Для растворов полярных полимеров, обычно обладающих жесткими цепями, основное значение имеют изменения ДЯ, в значительной мере зависящие от сольватации. Тепловые эффекты, изменения упругости пара, сжимаемости и других свойств растворов при сольватации указывают, что наиболее прочно связанная часть растворителя составляет около одного слоя молекул вокруг полярных групп полимера (табл. 15). Для растворов неполярных полимеров с гибкими цепями основное значение имеют изменения энтропии смешения, во много раз превышающие идеальные значения, и непосредственно связанные с гибкостью макромолекул в растворах. Различные соотношения ДЯ и Д5, приводящие к возможности самопроизвольного растворения полимеров (Д2<0) приведены в табл. 16. Нарушение устойчивости растворов полимеров при понижении температуры, добавлении нерастворяющей жидкости или высоких концентраций солей приводит к различным случаям расслоения на две фазы, выпадения полимеров, высаливания белков и др. Зависимость растворимости полимеров от молекулярного [c.196]

Кларк, Холт и Вент [249] выполнили весьма важные исследования действия кремневой и поликремневой кислот в водном растворе на мономолекулярные слои альбумина и найлона, находящиеся на поверхности раствора. Наблюдалось, что воздействие монокремневой или поликремневой кислот проявляется по мере того, как кислота адсорбируется снизу на мономолеку-лярном органическом слое. Пленки при этом становятся более прочными и жесткими, так что сжимаемость мономолекулярного белка или слоя органического полимера, понижается. Наиболее важным в этих наблюдениях оказалось то, что монокремневая кислота совсем не адсорбировалась. Кремнезем должен был сначала полимеризоваться, а затем уже мог адсорбироваться на монослое белка. В рассматриваемом случае полимерные цепи белка становятся менее сжимаемыми, и это хорошо подтверждает такие факты, основанные на влиянии величины рн в процессе старения, что адсорбированная поликремневая кислота под поверхностью пленки белка полимеризуется, формируя слой силикагеля. Этот кремнеземный слой толщиной всего лишь, вероятно, в несколько ангстрем придает белковой пленке жесткость, что предотвращает ее от последующего сжатия. В случае найлона легко формировались мономолекулярные слои, которые взаимодействовали с поликремневой кислотой при рн 2—9 и становились особенно жесткими, или дублеными, в интервале pH 4,5—6,5, т. е. именно тогда, когда, как известно, [c.1054]

Имеется сходство между последовательностями изменения величин . и многих других свойств водных растворов электролитов. В классической коллоидной химии (см. например, [32]) это ряды Гофмейстера, которые характеризуют высаливающее действие электролитов на ряд белков. Как показал Траубе [33], в таком же порядке изменяется влияние солей на сжимаемость и поверхностное натяжение воды, а также на многие другие свойства, представляющие биологический интерес. Траубе назвал этот порядок порядком давления сцепления раствора (другие использовали термины внутреннее давление или эффективное давление ). Развитый Тамманном [34] и Гибсоном [35] метод его определения основан на том факте, что сжимаемость раствора соли при низком давлении равна сжимаемости воды при более высоком давлении и аналогичным образом зависит от изменения давления. Дополнительное давление, которое следует приложить к воде, чтобы сделать ее сжимаемость равной сжимаемости раствора соли при более низком давлении, Гибсон назвал эффективным давлением соли Р . Лонг и Мак-Дивит установили, что величины dPJd , где — концентрация соли, изменяются параллельно величинам и, характеризующим влияние различных солей на коэффициенты активности бензола, кислорода и водорода в водных растворах. [c.268]

По трудоемкости все эти процедуры, с одной стороны, и определение величины ф/<3с, с другой стороны, примерно одинаковы. Методы коррекции особенно ценны тем, что все они указывают на избирательное связывание с белко.м именно гуанидинхлорида, а не воды. Количество связанных молекул растворителя составляет от 0,01 до 0,17 г на 1 г белка. Возможно, впрочем, что этот разброс является в значительной мере результатом низкой точности измерений количества связанной воды. Значениями молекулярных масс субъединиц после внесения поправки часто пользуются как подходящими , поскольку, например, сумма молекулярных масс субъединиц обычно хорошо совпадает с молекулярной массой соответствующего интактного белка. В то же время важно знать, что, например, молекулярные массы субъединиц альдолазы (50 000), полученные таким путем, не согласуются с данными, полученными при помощи других методов, как показали Эдельштейн и Шахман. Кроме того, по тем же данным зто пока единственный белок, который избирательно связывает воду. Возможно, основное предположение, на котором базируется описанная выше экстраполяция по Эдельштейну и Шахману (а именно что на избирательное связывание не влияет сжимаемость гуанидинхлорида), неверно. Подробное обсуждение этого вопроса читатель найдет в работе [16]. [c.221]

Рассмотрим эту проблему с точки зрения корреляции флуктуаций, с которой тесно связано понятие микровязкости белка и влияние на нее вязкости растворителя. Конформационные движения в конденсированной фазе (белка) могут происходить лишь при наличии в соответствуюш ем месте флуктуационной полости или дырки . Образование дырки внутри глобулы может происходить двумя способами. Во-первых, за счет собственного свободного объема глобулы и, во-вторых, за счет проникновения в глобулу через ее поверхность дырок , образуюш ихся в растворителе. Сжимаемость белка суш ественно ниже, чем жидкостей, и при не слишком больших значениях вязкости растворителя У) , проникновение дырок внутрь глобулы определяет зависимость скорости внутрибелковых процессов от у) . Чтобы понять природу этого вклада, можно выделить условно в системе белок - растворитель несколько слоев. Обозначим и ко средние частоты образования и схлопывания дырки необходимого радиуса Ко -й . Согласно принципу детального равновесия [c.336]

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]