Скорость диффузии белков

Т. Грэм нашел, что по скорости диффузии в водном растворе все вещества можно разбить на две группы вещества, хорошо кристаллизующиеся, диффундирующие с большой скоростью U] (сахар, хлорид натрия, сульфат магния), и вещества, характеризующиеся малой скоростью диффузии V2 (желатина, яичный белок). Отношение Ui / v. составляет 10—100. [c.381]

Осторожное выделение белков из живых организмов позволило узнать очень многое о их свойствах. Каждый белок имеет вполне определенный молекулярный вес (от 10000 до нескольких миллионов), а отдельные группы белков можно выделить и исследовать благодаря тому, что каждый из них обладает различной скоростью диффузии. Например, определение молекулярного веса белка осуществляется методом измерения осмотического давления. Многие белки удается получить в кристаллической форме, а это позволяет исследовать их строение методом дифракции рентгеновских лучей. [c.482]

Так как экспериментально создать четкую границу между белковым раствором и растворителем нелегко, оба раствора изучают, разделяя их пористым стеклянным диском [25]. Скорость диффузии измеряют тогда, определяя то количество белка, которое прошло через диск в воду (фиг. 5). При помещении более тяжелого белкового раствора над растворителем диффузия ускоряется силой тяжести. Диффузионный сосудик калибрируется при помощи раствора, коэффициент диффузии которого известен. Если для калибрирования используется белок известного молекулярного веса Mi с коэффициентом диффузии Du то [c.54]

Белок можно считать равномерно распределенным, если отношение его концентраций в двух достаточно удаленных друг от друга точках поверхности близко к 1 если же оно гораздо ниже 1, то молекулы белков распределены по поверхности мембраны неслучайным образом. Уравнение, связывающее скорость мембранного потока и скорость диффузии белков с их концентрациями в двух точках на поверхности клетки, записывается следующим образом [c.55]

Предположив, что белок с молекулярным весом 16 ООО имеет в водном растворе форму сферы, рассчитать а) коэффициент диффузии О, б) стандартное отклонение о диффузной границы после 10 ч, в) коэффициент седиментации, г) расстояние оседающей молекулы от оси вращения центрифуги спустя 1 ч (скорость вращения 60 000 об/мин, начальное расстояние от оси 6,0 см). При 20° С т]=0,001005 Па-с, v = =0,75 см /г, Рн,о =0,9982 г/см . [c.623]

Биохимические функции. В репродуктивных тканях андрогены отвечают за их дифференцировку и функционирование. Образовавшийся в семенниках тестостерон и его активный метаболит ДГТ проникают в клетки-мишени методом простой или облегченной диффузии и взаимодействуют с одним и тем же белковым рецептором. Образовавшиеся гормон-рецепторные комплексы перемещаются в ядро, связываются с хроматином и стимулируют процессы синтеза белка (гл. И). В репродуктивных органах эти процессы реализуются в половой дифференцировке, основные этапы которой представляют собой хромосомы—гонады—фенотип. Кроме того, андрогены стимулируют сперматогенез, половое созревание и по принципу обратной связи контролируют секрецию гонадотропинов. Помимо влияния на функционирование репродуктивной системы, андрогены участвуют в контроле клеточного метаболизма многих других тканей и органов. Независимо от типа ткани андрогены проявляют анаболические эффекты, связанные со стимуляцией процессов транскрипции и увеличения скорости синтеза белка. Более всего андрогенных клеток-мишеней находится в скелетных мышцах, причем под действием гормонов происходит резкое увеличение мышечных белков и наращивание мышечной массы. Стимуляция белок-синтетических процессов под действием андрогенов отмечена в почках, сердечной мышце, костной ткани. Андрогены образуются не только в семенниках, но и в яичниках. Их роль в организме женщин или самок животных заключается в формировании поведенческих реакций, а также в контроле за синтезом белка в репродуктивных органах. [c.161]

Белки — переносчики всех типов, напоминают связанные с мембранами ферменты, а процесс облегченной диффузии — ферментативную реакцию по ряду свойств 1) транспортные белки обладают высокой специфичностью и имеют участки (сайты) связывания для транспортируемой молекулы (по аналогии — субстрата) 2) когда все участки связывания заняты (т. е. белок насыщен), скорость транспорта достигает максимального значения, обозначаемого (рис. 22.7) 3) белок-переносчик имеет характерную для него константу связывания Ky , равную концентрации транспортируемого вещества, при которой скорость транспорта составляет половину ее максимальной величины (аналогично для системы фермент—субстрат), транспортные белки чувствительны к изменению значения pH среды 4) они ингибируются конкурентными или неконкурентными ингибиторами. Однако в отличие от ферментной реакции молекула транспортируемого вещества не претерпевает ковалентного превращения при взаимодействии с транспортным белком (рис. 22.7), [c.310]

Текучесть мембраны сильно влияет на ее функционирование. При увеличении текучести мембрана становится более проницаемой для воды и других малых гидрофильных молекул, растет скорость латеральной диффузии интегральных белков. Если активный центр интегрального белка, осуществляющий некую функцию, располагается исключительно в гидрофильной его части, то изменение текучести липидов, вероятно, не скажется слишком сильно на активности белка. Но если белок выполняет транспортную функцию и транспортный компонент пересекает мембрану, то изменения свойств липидной фазы могут привести к значительному изменению скорости транспорта. Превосходным примером является зависимость функционирования инсулинового рецептора от текучести мембран (гл. 51). Когда концентрация ненасыщенных жирных кислот в мембране растет (при культивировании клеток в среде, богатой этими соединениями), увеличивается теку- [c.134]

Процесс облегченной диффузии можно объясни гь с помощью механизма пинг-понг (рис. 42.16). Согласно этой модели, белок-переносчик может находиться в двух основных конформациях. В состоянии понг он экспонирован в раствор с высокой концентрацией вещества, и молекулы последнего могут связываться со специфическими участками. В результате конформационных изменений в белке участки связывания вместе с переносимым веществом экспонируются в раствор с низкой его концентрацией (состояние пинг ). Этот процесс полностью обратим, и суммарный поток вещества через мембрану определяется его концентрационным градиентом. Скорость, с которой растворенное вещество поступает в клетку, зависит от следующих факторов 1) трансмембранного концентрационного градиента 2) количества переносчика (ключ к регуляции) 3) быстроты связывания вещества с переносчиком 4) быстроты конформационных изменений нагруженного и ненагруженного переносчика. [c.141]

Все белки денатурируются под действием кислот или при нагревании, что проявляется в коагуляции и уменьЩенин растворимости, а также в потере специфических биологических свойств. Определение молекулярного веса белков является трудной задачей. Исходя из содержания железа в гемоглобине крупного рогатого скота, было найдено, что молекулярный вес этого белка лежит в пределах 16 000— 17 000. Молекулярный вес казеина, определенный по содержанию легко отщепляющейся серы, равен 16 000 и т. д. Подобные выводы, однако, справедливы лншь прн том условии, что данный белок однороден и содержит в своей молекуле только один атом того элемента, который используется для расчета молекулярного веса. Криоскопическое определение молекулярного веса затрудняется тем, что даже растворимые белки образуют коллоидные растворы наблюдаемое малое понижение точки плавления соответствует большому весу мицеллы. Более подходящими являются методы, основанные на определении скорости диффузии и вязкости. Помимо них практическое значение приобрел предложенный Сведбергом способ определения велич1п-1ы частиц по скорости седиментации в ультрацентрифуге. [c.396]

Рассмотренный только что для обычной сефарозы, этот вариант элюции, естественно, находит применение и при использовании гидрофобизированной агарозы. В качестве примера процитируем недавно опубликованную работу по мягкой очистке HMG-белка из ядер печени на колонке со-аминобутилагарозы. Этот белок растворим в растворе сульфата аммония вплоть до концентрации, достигающей 70% от насыщения. Сначала такой концентрацией СА в нейтральном 0,01 М трис-буфере высаливали из экстракта ядер большое количество балластного белка. Затем надосадочную жидкость, содержащую около 40 мг белка, вносили на колонку размером 2 X X 30 см, уравновешенную тем же раствором СА. Элюцию вели снижающимся линейным градиентом концентрации СА в том же буфере (500 мл) со скоростью 20 мл/ч, т. е. примерно 7 мл/см -ч. Низкая скорость элюции характерна для всех опытов такого рода ввиду повышенной вязкости концентрированных солевых растворов и соответствующего снижения скорости диффузии макромолекул. Около 30% белка не садилось на колонку и удалялось при первоначальной промывке. В ходе элюции выходило четыре пика, в первом из которых методом электрофореза идентифицировали HMG-белок [ onner. omings, 1981]. [c.181]

Возможны две причины появления выделяемого белка в свободном объеме элюата при высоких скоростях потока в перегруженных колонках. Первая обусловлена процессом, известном как вторичное исключение. Скорость диффузии молекул в гель зависит не только от размера пор, но также и от соотношения между размером молекул и объемом пор. При нанесении на гель концентрированного раствора высокомолекулярного вещества с крупными молекулами одни из этих молекул будут сразу диффундировать в доступные поры, однако для молекул, пришедших позже, многие поры уже окажутся занятыми, поэтому вероятность диффузии 3 занятые поры понижается из-за уменьшения объема доступных пор. Это приводит к исключению вещества из пор, содержащих иммобилизованный лиганд, ставший недоступным из-за уменьшения объема пор. Вторая причина обуслов.леня степнче-скими затруднениями для последующих молекул, создаваемых уже адсорбированными молекулами белка. Глобулярный белок среднего размера, такой, как гемоглобин, покрывает площадь около 2500 А- [19], что само по себе создает пространственные затруднения. [c.82]

В свою очередь диффузия в живых организмах регулируется функциональным состоянием тканей и зависит от их физико-химического строения. Так, если соприкасаются два вещества (например жир и белок), в одном из которых диффундирующее вещество растворяется лучше, чем в другом (эфир лучше растворяется в жире), то диффузия пойдет против градиента концентрации(эфир будет диффундировать в жир, в нем концентрация эфира будет выше, чем в белке). Каждая клетка организма представляет сложнейшую систему различных веществ (систему фаз), существенно влияющую на направление и скорость диффузии различных веществ. Изменение функционального состояния клетки, тесно связанное с общими регуляторными механизмами живых организмов, сопровождается изменением состояния фаз, их объемов, величины поверхности раздела между ними. Все это приводит к определенным изменениям в диффузии различных веществ. Интенсивность обменных реакций также оказывает регулирующее влияние на диффузию. Повышение обменных процессов приводит к усилению использования диффундирующих реагентов и к накоплению продуктов реакций, что в свою очередь повышает градиенты их концентраций и увеличивает диффузию. Понижение интенсивности обменных процессов дейстьует в обратном направлении. [c.32]

Скорость диффузии большинства кристаллоидных несахаров больше, чем сахара. Коллоидные несахара — клетчатка, пектиновые вещества, белок—или совсем не диффундируют (клетчатка), или обладают налой способностью к диффузии (белок). Диффузия пектиновых веществ происходит достаточно полно и зависит от температуры и реакции среды. Кроме того, известно, что клеточная оболочка полупроницаема. Она пропускает только растворитель, но не пропускает растворенного вещества. После нагрева корней выше 60° происходит изменение структуры клеточной оболочки и она не лрепятствует диффузии инулина и сахара. Поэтому при температуре до 60° происходит только выщелачивание водорастворимых веществ [c.61]

Достаточно удивительным и необычным представляются наблюдаемые в данной работе эффекты медленного обратимого взаимодействия индометацина и вольтарена с активным центром РСН-синтетазы. Как правило, низкомолекулярные соединения,,обратимо образующие комплексы с белками, реагируют с ними достаточно быстро. Скорости комплексообразования достаточна велики, и равно весие устанавливается в микросекундном или миллисекундном диапазоне [32, 33]. В указанных работах проанализированы статистические данные по константам скоростей взаимодействий белок-органический лиганд. Наиболее часто встречаются процессы, имеющие константу скорости около 10 с . Бимолекулярные стадии реакций с константами скоростей порядка 1010 д -1 с-1 попадают в разряд реакций, скорость которых контролируется диффузией реагентов, в растворе. За счет стерических эффектов или влияния электростатических взаимодействий диффузионно контролируемый процесс с участием белковой молекулы может быть замедлен и иметь константу скорости до 10 с . Реакция образования комплекса индометацин — РСН-синтетаза имеет константу скорости бимолекулярного взаимодействия 6,4-10 М с-. Это значение на семь порядков ниже диффузионно контролируемого предела. Однако в настоящее время все [c.22]

Экспериментально постоянную диффузии определяют путем измерения скорости размывания четкой горизонтальной границы, созданной в вертикальной трубке между белковым раствором и растворителем. Это измерение можно провести при помощи одного из оптических приемов, используемых при седиментации и электрофорезе (см. гл. V) [22, 23]. Если исследуемый белок гомогенен, ход изменения градиента концентрации d idx будет соответствовать кривой распределения Гаусса, в то время как концентрационный градиент белковой смеси будет отклоняться от этой кривой. [c.54]

Изучалось взаимодействие хлорамбуцила с некоторыми составными частями сыворотки крови человека [150]. Скорость гидролиза в ряде водных раствороа указывает на то, что эти реакции были мономолекулярными (1-го порядка) и протекали гораздо быстрее, чем у двух других структурных аналогов азотистых ипритов. Хлорамбуцнл проходит реакцию конденсации с белком сыворотки крови за 24 часа при 37° С конденсировалось 65%, а при 40° С успевало прореагировать почти 80%. Энергия активации (24 ккал) была одинаковой для реакций гидролиза и алкилирования. По-видимому, эти реакции сопровождаются сильным снижением величины свободной энергии, поскольку ни на скорость, ни на масштаб гидролиза не влияли избыточные количества нона хлора, а алкн-лирование белка сыворотки крови происходило в присутствии примерно 50-кратного избытка ионов хлора. Эти реакции несомненно представляют собой источник бесполезных потерь химиката в организме. Скорость гидролиза снп-жалась до ничтожной присутствием белка сыворотки, Полупериод реакции конденсации составлял около 6 часов и характеризовался столь высоким температурным коэффициентом, что возможно она предпочтительно происходит в специфических тканях. Кроме того, белок сыворотки крови быстро адсорбирует хлорамбуцнл и адсорбция фактически бывает полной при концентрации, сравнимой с концентрациями, преобладающими в живом организме. Подобное физическое связывание безусловно ограничивает степень диффузии хлорамбуцила и родственных ему препаратов. [c.188]

Роль вязкости среды. Экспериментальные попытки исследовать этот аспект проблемы были предприняты в работах по изучению влияния вязкости среды на скорость ферментативной реакции. Так, например, изучали реакцию связывания СО и Ог с миоглобином в различных растворителях (Г. Фрауенфельдер и др., 1980). Как оказалось, в широком диапазоне изменения вязкости растворителя константа скорости внутримолекулярной реакции связывания Ог и СО в белке обратно пропорциональна значению вязкости системы белок - растворитель. Проникновение и диффузия низкомолекулярных лигандов (Ог, СО) в молекуле белка связаны с [c.427]

Рис. 6-35. Измерение скорости латеральной диффузии гликопротеина плазматической мембраны. А. Спепифический гликопротеин метят флуоресцирующим моновалентным антителом, связывающим только этот белок. После обесцвечивания антител лазерным лучом малого сечения измеряют восстановление интенсивности флуоресценции за счет диффузии обесцвеченных молекул из, а необесцвеченных в область облучения. Б. График, показывающий скорость восстаповлепия флуоресценции Чем больще коэффициент диффузии мембранного гликопротеина, тем быстрее