Влияние растворителя иа структуру белка

Белки находятся в природном, или нативном состоянии, если они обладают определенным строением, окружены молекулами воды (сольва-тированы) и не находятся в нейтральном состоянии. Если нарушается природная структура белка, то наступает его денатурация. Денатурация может возникнуть, например, под влиянием высокой температуры, органических растворителей, сильных кислот или оснований, солей тяжелых металлов. [c.23]

Как и при разделении на ранее описанных полимерных ХНФ, механизм хирального распознавания в данной системе является сложным и до конца не выяснен. Однако основные причины удерживания сорбата были выявлены в ходе систематических исследований влияния его структуры и состава подвижной фазы на коэффициент емкости. Во многих отношениях альбумин-силикагелевый сорбент ведет себя подобно обращенно-фазовым материалам на основе алкилированного силикагеля. Спирты, преимущественно пропанол-1, помогают регулировать время удерживания, поскольку вызывают его быстрое уменьшение вследствие ослабления гидрофобных взаимодействий с сорбентом. Оптимизировать состав подвижной фазы можно, варьируя тремя основными параметрами, а именно pH, ионной силой и органическим растворителем-модификатором [90]. Вероятно, в любой хроматографической системе одновременно наблюдается влияние диполь-ионных и гидрофобных взаимодействий. Кроме того, возможно образование водородных связей и комплексов с переносом заряда. Большое влияние свойств подвижной фазы на значения к разделяемых энантиомеров можно объяснить зависимостью свойств белков от распределения заряда и его конформации. БСА состоит как минимум из 581 остатка аминокислот, связанных в единую цепь (мол. масса 6,6-10 ), и его надмолекулярная структура в значительной мере определяется присутствием в молекуле 17 дисульфидных мостиков. При рН7,0 полный заряд молекулы равен - 18, а изоэлектрическая точка равна 4,7. Как это хорошо известно из химии ферментов, смена растворителя способна вызывать изменения в структуре связывающего центра белка в результате изменения его заряда и конформации. [c.133]

Все это многообразие влияния органических веществ на белковые молекулы определяется, в основном, тремя факторами концентрацией органических молекул, длиной цепи их неполярной части и природой гидрофильной группы, причем осуществляться это действие может как путем непосредственного связывания (взаимодействия) дифильных молекул с молекулами белка, так и в результате изменения свойств воды как растворителя в присутствии органических молекул. При низких концентрациях органического вещества, когда его влияние на структуру воды невелико, преобладает эффект связывания. Связывание в таких условиях не вызывает конформационных изменений белковых молекул (либо [c.28]

Исследования с помощью ЯМР были посвящены трем основным аспектам структуры белков в растворах 1) прямое изучение структуры самой молекулы белка при этом, в частности, особое внимание уделялось эффектам, вызванным взаимодействиями цепей в нативном ИЛИ свернутом состоянии, и процессами развертывания или денатурация 2) связывание с белками малых молекул, включая субстраты, ингибиторы, кофакторы и сами растворители 3) исследование активных парамагнитных субъединиц ферментов и белков-переносчиков электронов путем изучения их влияния на химические сдвиги соседних протонов и на релаксацию магнитных ядер растворителя или других ассоциированных с белком молекул. Последнее направление было одним из самых ранних аспектов применения ЯМР в биологии, но мы остановимся на нем очень кратко, поскольку наши главные интересы состоят в определении структуры самого полимера как такового. [c.347]

В следующих сборниках будут опубликованы обзоры, в которых за основу обсуждения конформаций приняты не только взаимодействия отдельных атомов, но и взаимодействия многоатомных групп, а также модели, служащие для описания влияния растворителя. Предполагаемые темы обзоров Г. Конформации сахаров и полисахаридов 2. Потенциальные функции и гибкость полимеров 3. Критический анализ потенциальных функций 4. Пространственная структура белков 5. Конформации нуклеиновых кислот 6. Модели структуры т-РНК 7. Теория перехода спираль —клубок в синтетических и биологических макромолекулах. [c.5]

В 1-м столбце табл. 13 приводятся данные об избытке содержания правых а-спиралей над другими формами в различных белках, рассчитанные по наблюдаемым значениям Ьо. При этих расчетах делалось допущение, что влияние боковых цепей белка на оптическое вращение несущественно. Если белок растворить в 2-хлорэтаноле или других органических растворителях, не образующих водородных связей, то абсолютные величины Ьо часто оказываются большими, чем при других растворителях. Соответственно увеличиваются и рассчитанные по ним величины содержания спиральных структур для тех белков, в которых это содержание низко (см. табл. 13), достигая в некоторых случаях 60%. Исключением является инсулин, для которого подобных изменений не наблюдается. Добавление 2-хлорэтанола приводит к ослаблению гидрофобных связей, поскольку концентрация воды при этом уменьшается, и способствует образованию внутримолекулярных водородных связей, так как конкуренция за водородные связи со стороны растворителя ослабевает. [c.291]

Поскольку поглощение белков в области 250—300 ммк обусловлено остатками триптофана, тирозина и фенилаланина, изменение поглощения в этой области связано, по-видимому, с влиянием, которое оказывает на хромофоры изменение условий в молекуле белка. Эксперименты с индолом, фенолом и бензолом— соединениями, которые можно рассматривать как модели этих остатков, — показывают, что при увеличении показателя преломления растворителя наблюдается сдвиг в область длинных волн (в данном случае речь идет не о красном сдвиге к 295 ммк, обусловленном ионизацией фенольной группы). Для неполярных растворителей этот сдвиг можно объяснить и оценить количественно. В водных растворах направление сдвига остается тем же, однако описать его простой формулой не удается. Для этого необходимо оценить, в какой мере растворитель может стабилизировать основное и возбужденное состояния хромофорных групп. Сдвиг в голубую область спектра, наблюдаемый при разрушении структуры белка, можно объяснить качественно, если предположить, что хромофорные группы перемещаются при этом из гидрофобной среды в белковой матрице в водную среду, показатель преломления которой меньше. Разностные спектры служат чувствительным показателем нарушений в третичной структуре, которым обычно сопутствуют изменения оптического вращения, вязкости и т. д. В некоторых случаях большое изменение теплоты и энтропии наблюдается при условиях, когда, судя по измерениям оптического вращения, изменений во вторичной структуре не происходит. В таких случаях разностные ультрафиолетовые спектры могут служить дополнительным критерием наличия изменений в третичной структуре. Можно ожидать также изменений в спектре, обусловленных изменением величины заряда вблизи хромофора. Однако эксперименты с модельными соединениями показывают, что подобные изменения могут происходить только в том случае, если [c.299]

Названные работы Гесса содержат наиболее детальный анализ химических явлений, происходящих при растворении белков в жидком фтористом водороде. Реакции, протекающие при этом, типичны столько для такой среды и могут быть применены для установления структуры белка. Зингер недавно изучил влияние неводных растворителей на строение белков, причем обратил особое внимание на действие сильных протогенных растворителей. [c.77]

Спиральная структура имеется у многих белков. Она может быть нарушена, например, под влиянием растворителей, которые сами образуют сильные водородные связи тогда возникает неупорядоченный клубок (переход спираль — клубок). [c.139]

ВЛИЯНИЕ РАСТВОРИТЕЛЯ НА СТРУКТУРУ БЕЛКА [c.261]

Пусть наша модель структуры столь приблизительна, что ее можно представить просто как случайное скопление внутри элементарной ячейки нужного числа атомов нужных типов с нужной симметрией. Показано, что в этом случае / -фактор будет равняться 0,59 для пространственной группы без центра симметрии и 0,83 при наличии центра симметрии. В соответствии с очень грубым правилом можно считать, что при Я = 0,45 пробная структура не совсем бессмысленна, при Я 0,35 — мы на более или менее верном пути, Я 0,25 означает, что в пределах ошибки порядка 0,1 А положения большинства атомов определены верно. Для небольших органических структур можно добиться уточнения до Я < 0,05. Для белков / -факторы на ранних стадиях определения структуры обычно велики. Это объясняется тем, что влияния растворителя и теплового движения атомов принимаются в расчет лишь на более поздних стадиях исследования. [c.378]

Увеличение степени измельченности влияет на скорость набухания, так как это вызывает увеличение поверхности соприкосновения набухающего вещества с растворителем и скорости проникновения молекул растворителя в глубь его. Влияние возраста или свежести ВМС особенно важно для белков. Чем свежее ВМС, тем больше степень и скорость набухания его. Уменьшение этих показателей связано с явлением старения ВМС, проявляющимся в уплотнении структуры. [c.381]

Белки под влиянием нагревания или воздействия органических растворителей, концентрированных кислот или щелочей претерпевают глубокие изменения, называемые денатурацией. При денатурации существенно изменяется третичная структура молекулы белка за счет перегруппировки некоторых внутримолекулярных связей (водородных, дисульфид-ных и др.). В результате нарушаются некоторые физические, химические и биологические свойства белковых молекул. Теряется способность белка растворяться в обычных для него растворителях (вода, солевые растворы и др.). Иначе говоря, белки при денатурации теряют свои гидрофильные свойства и приобретают гидрофобные. Такой вид денатурации называется необратимой денатурацией в отличие от обратимой, при которой изменения в молекуле белка бывают неглубокими и белок при определенных условиях может вновь приобретать свой нативные (т. е. натуральные) свойства. [c.26]

Наиболее важным для технологии свойством белков является способность их денатурироваться. Под денатурацией понимают внутримолекулярные изменения структуры природного белка, не сопровождающиеся гидролизом первичных связей между составляющими белок аминокислотами. Денатурация белка происходит под влиянием таких технологических факторов, как тепло, органические растворители, внешнее давление при прессовании и измельчении, а также другие неблагоприятные внешние воздействия. Наиболее заметным проявлением денатурации является изменение растворимости белка и его пластических (физикомеханических) свойств. [c.30]

У молекул ферментных, как и всех иных, белков конфигурация макроструктуры не является абсолютно жесткой. И пространственная, и электронная конфигурации подвержены динамическим изменениям, которые называют флуктуациями. Они придают макроструктуре белков гибкость и, в целом, значительно повышают ее общую реакционную способность. Известны, например, флуктуации распределения электрических зарядов в молекуле белка, которые происходят под влиянием диэлектрических свойств растворителя, взаимодействий с внешними диполями или, чаще всего, спонтанно. Известно, что спирализованные и неупорядоченные участки макроструктуры могут обратимо переходить друг в друга под влиянием сдвигов pH, температуры. Все это определяет возможность изменений, гибкость третичной структуры, которые выявляются при взаимодействии фермента с субстратом. [c.80]

Хорошо известно, что третичная структура макромолекул белка может сохраняться неизменной в относительно широких областях температуры, pH раствора, состава растворителя и при других условиях, оказывающих сильное влияние на конформацию простой полипептидной цепи В случае белка факторы, обусловливающие [c.292]

Исследования катализируемых мицеллами органических реакций в значительной мере стимулировались использованием мицеллярных систем в качестве моделей ферментов как в кинетическом аспекте, так и с точки зрения изучения гидрофобных взаимодействий. Структура мицелл действительно очень грубо моделирует белки, хотя, конечно, структура последних неизмеримо сложнее. Характер взаимодействия солюбилизатов с мицеллами установить намного проще, чем в случае ферментов (разд. П). Ускорение или ингибирование органических реакций в мицеллярных растворах связано с различной скоростью реакции в мицеллах и в растворителе и с распределением субстрата между этими двумя фазами. В основном изменения скорости связаны с электростатическими и гидрофобными взаимодействиями между субстратом и мицеллами и в некоторых случаях, возможно, с изменением структуры воды, окружающей мицеллу. Используя самые простые электростатические соображения (см., например, [104]), нетрудно предсказать, что катионные мицеллы будут ускорять реакции нуклеофильных анионов с незаряженными субстратами анионные мицеллы будут замедлять такие реакции, а неионные детергенты, вероятно, не должны оказывать на них существенного влияния. [c.239]

Как и при интерпретации влияния солей на водные растворы, основное внимание следует обращать на изменение свободной энергии системы при добавлении неполярных веществ к водным растворам интерпретация этого явления непосредственно с точки зрения структурной модели может оказаться ошибочной. Так, структурная модель дает приемлемое объяснение солюбилизации гидрофобных соединений под действием спиртов алкилзамещенных аминов и мочевин. Если одно растворенное вещество увеличивает структурированность раствора, можно было бы ожидать, что оно должно облегчать введение молекул другого подобного вещества. С другой стороны, структурирующая способность вещества совершенно необязательна для того, чтобы оно было в состоянии солюбилизировать гидрофобные соединения в воде. Уже отмечалось, что один из возможных механизмов денатурации белков и нуклеиновых кислот под действием мочевины заключается в стабилизации гидрофобных боковых цепей аминокислот и оснований нуклеиновых кислот при увеличении их контакта с растворителем, что проявляется в увеличении растворимости и уменьшении коэффициента активности этих групп в присутствии мочевины [31, 32, 35]. Спирты, ацетон и подобные им вещества разрушают гидрофобные связи и способствуют денатурации аналогичным образом. Однако мочевина, вероятно, не обладает структурирующим действием, по крайней мере в том смысле, как это понимается для неполярных молекул мочевина очень слабо влияет на большинство свойств воды и либо практически не изменяет структуру воды, либо, из данных по поглощению ультразвука, несколько ее разрушает [85]. Данные по энтальпии и теплоемкости растворов веществ с гидрофобными группами, а также исследования спектра ультразвуковой релаксации полиэтиленгликоля в воде и растворах мочевины указывают на то, что энергетически более благоприятное взаимодействие гидрофобных групп с мочевиной, чем с водой, связано с уменьшением структурированности воды вокруг гидрофобных групп [85, 86]. Таким образом, разрушение гидрофобных связей под действием мочевины или спирта нельзя объяснить одним и тем же механизмом с точки зрения структуры растворителя, хотя по свободной энергии эффекты соединений этих двух типов одинаковы. Возможно, что мочевина создает более благоприятное окружение для гидрофобных групп, находящихся в пустотах струк- [c.328]

IV. Экспериментальная ошибка при нахождении параметра вращения должна быть незначительной по сравнению с максимальными возможными вкладами различных структур. Как упоминалось выше, многие из этих предположений не будут строго выполняться для реальных структур, особенно для глобулярных белков. Поэтому целесообразно поискать такой метод анализа структуры, который меньше всего зависел бы от частичной невыполнимости этих предположений. В частности, будет показано, что влияние боковых цепей и природы растворителя на оценку структурного содержания (часть предположения III) можно свести к минимуму соответствующим выбором параметров вращения. [c.263]

Для выяснения роли отдельных факторов при образовании и разрушении спиральных и складчатых структур в полипептидных цепях белков были использованы синтетические пептиды и полипептиды Это позволило дифференцировать характер влияния на пространственную структуру природы входящих в белок аминокислот, природы растворителя, pH, температуры и т. п. [c.148]

Гидрофобные взаимодействия, являющиеся по своей природе энтропийным эффектом, не приводят к возникновению каких-либо новых, дополнительных сил, и поэтому выражение "гидрофобные силы" лишено физического смысла. Такие взаимодействия возникают из-за водного окружения молекулы белка и из-за специфической структуры воды. Для полярных и неполярных групп белка гидрофобные взаимодействия играют ориентирующую роль следствием их является образование наиболее предпочтительных внутри- и межмолекулярных контактов между родственными по своей природе группами. Сами же контакты и их эффективности описываются обычными ван-дер-ва-альсовыми взаимодействиями, электростатикой и водородными связями с учетом влияния среды. Водное окружение может способствовать образованию ионных пар или солевых связей, так как при этом освобождается часть ориентированных молекул воды, окружавших заряженные группы, и, следовательно, увеличивается энтропия воды. Показано [4], что в ряде случаев выигрыш энтропии оказывается более значителен, чем ослабление энергии кулоновских взаимодействий зарядов в водном окружении. При добавлении неводных растворителей солевые связи в отличие от гидрофобных взаимодействий усиливаются. [c.242]

Не следует считать, что подобного рода свойства полимеров аналогичны свойствам соединений с низким молекулярным весом. Низкомолекулярные полисахариды при наличии большого числа гидроксильных групп хорошо растворимы в воде, в то время как целлюлоза совершенно нерастворима в ней, В растворе водородные связи между полимерными цепями непрерывно разрываются и снова образуются с участием молекул воды в условиях динамического равновесия. С повышением молекулярного веса полимера влияние термических возмущений на связи между полимерными цепями становится все менее заметным, а влияние их на связи полимера с растворителем остается еще значительным. Полинг с соавторами (Pauling, Согеу, Branson, 1951) считают водородную связь между двумя амидными группами более устойчивой по сравнению со связью между амидной группой и молекулой воды разность энергий этих двух связей они оценивают около 3 ккал моль . Поэтому можно ожидать, что структура белка, в которой все имеющиеся водородные связи образованы между амидными группами, будет наиболее энергетически устойчивой формой в растворе. [c.312]

Известно, что важнейшие процессы с участием белковых молекул регулируются их окружением. Например, Брюс и Тернер [1] при исследовании модельной ферментативной реакции показали, что при переходе от воды к водно-диоксановому раствору скорость атаки сложных эфиров замещенных фенолов карб-оксилат-ионом изменяется па 4—6 десятичных порядков. Хотя в отношении значения роли растворителя в подобных процессах мнение исследователей единодушно, до сих пор остаются непонятными основы контролирующего влияния растворителя. Наш интерес к этой проблеме обусловлен желанием установить зависимость между структурой активных центров, которая следует из рентгенографических данных, и термодинамикой связ-зывания субстратов и их аналогов. Трудность изучения термодинамики реакций с участием белков видна на примере складывания молекулы белка при связывании с аналогом субстрата (табл. 6.1). Эти реакции характеризуются различиями в величине поверхности контакта более чем на порядок, тогда как различия в изменении свободной энергии и энтальпии невелики. Хотя пути участия растворителя не могут служить отправной [c.114]

ДЛЯ данного полипептида, тем не менее определяется его первичной структурой. Стабилизация каждой данной третичной структуры осуществляется в результате специфических взаимодействий между специфическими для данного белка аминокислотными остатками, образующими специфическую для данного белка последовательность например, определенные карбоксилатные группировки соединены водородной связью с определенными остатками тирозина, другие карбоксилатные группы взаимодействуют электростатически с гуаниди-ниевыми группировками определенных остатков аргинина, а какие-то неполярные группировки аминокислотных остатков находятся в тесном контакте вследствие вытесняющего влияния растворителя. Вообще говоря, при изменении аминокислотного состава или последовательности аминокислот в первичной структуре характер названных взаимодействий должен изменяться, а это должно привести к образованию других конформаций белка. Свертывание в определенную конформацию, присущую данной белковой молекуле, вероятно, происходит постепенно, короткими участками, в процессе синтеза белка, поскольку соединенные аминокислотные остатки каждой вновь образованной молекулы белка отделяются от матрицы (информационной рибонуклеиновой кислоты) в строго определенной последовательности. [c.27]

Полученные в этих исследованиях результаты показали, что задача компьютерного воспроизведения свертывания белковой цепи становится решаемой исключительно за счет упрощения расчетной модели, причем такого, которое приводит к потери моделью физического смысла. Действительно, трудно рассчитывать на продвижение вперед в понимании механизма самоорганизации белка и особенности его трехмерной структуры, устраняя из анализируемой модели все то, что хотя бы отдаленно напоминает белковую молекулу, и представляя гетерогенную аминокислотную последовательность более простой, чем полиэтиленовая цепь. Было показано, что подобная модель расчета трехмерной структуры белка по своей точности не превосходит модель статистического клубка [195, 196]. Неудачу энергетических расчетов обычно видят, однако не в полном несоответствии модели и объекта исследования, а в неучете влияния растворителя, приближенности потенциальных функций, прогрессирующем накоплении ошибок с увеличением длины рассчитываемых фрагментов и множественности минимумов потенциальной поверхности, исключающей нахождение глобального минимума. Конечно, все это не мнимые трудности, но к их разрешению нельзя подойти со сверхупрощенной моделью белковой цепи. Во многих последующих работах по компьютерному воспроизведению структуры белка дополнительно используются разного рода эмпирические соотношения, кристаллографические данные, результаты статистического анализа и гомологи. [c.290]

На формирование пространственного строения полипептидов и белков оказывают воздействие не только различие в энергии конфигураций отдельных пептидных связей, но и кооперативные конформационные эффекты и влияние растворителя. В принципе не исключены ситуации, когда даже небольшой предпочтительности в энергии одной из форм окажется достаточно для реализации структуры всего полипептида. Или, напротив, исходя из общей энергии молекулы, оптимальной может стать конфигурация пептидной связи, имеющая несколько большую (в изолированном состоянии) величину энтальпии. Например, пoли-L-пpoлин в неполярных средах содержит пептидные группы в цмс-форме (полипролин I), а в полярных — транс-формс (полипролин II). В тех же условиях у его ближайшего конформацион- [c.415]

Следует заметить, что в настоящее время развитие методов предсказания конформации белков сдерживается не столько несовершенством потенциальных функций, трудностями правильного учета влияния растворителя или недостатками программного и технического обеспечения, сколько нехваткой 1ЮВЫХ фундаментальных математических разработок в данной области, В настоящем обзоре мы ограничились рассмотрением программных средств, позволяющих экономить расчетное время при исследовании конформациоиного пространства. Тем ие менее для осуществления успешной пространственной укладки белковой цепи расходы компьютерного времени весьма внушительны, что связано с упомянутым медленным прогрессом соответствующей области математики. Надо отметить также, что огромные затраты расчетного времени означают также внушительный расход календарного времени и на сегодняшний день можно говорить только о частичных успехах в моделировании процессов укладки белка. Так, весьма обнадеживают успехи в конструировании структурных доменов в белках, но пока не удается вызвать процесс их ассоциации, как это имеет место в нативной структуре (иногда трудно добиться формирования и некоторых из доменов). [c.601]

Как же связаны изложеннные соображения со структурой нативного белка Иметь представление о структуре растворителя и о природе его взаимодействия с белком необходимо для того, чтобы понять, какое огромное влияние может оказывать растворитель на конформацию белковых молекул. То обстоятельство, что относительно низких концентраций мочевины или гуанидинхлорида (например, 1 молекула мочевины на 5 -s- 10 молекул HjO) часто оказывается достаточно для полного разрушения нативной структуры белка и перехода его в неупорядоченную конформацию, хорошо иллюстрирует чувствительность структуры белковых молекул к составу раствора. С другой стороны, растворитель может вызывать структурные изменения, приводящие к формированию иного, уникального, высокоупорядоченного состояния. Для этой цели, например, может быть ис- пользован 2-хлорэтанол. Белки растворимы в нем, и хотя это полярный растворитель, он обладает гораздо более слабой, чем вода, способностью образовывать водородные связи. Например, рибонуклеаза в 2-хлорэтаноле принимает другую, как полагают, значительно более совершенную спиральную конформацию, чем в воде (см. Doty, 1960). Сходные результаты были получены и для других белков. Их можно объяснить тем, что в бедных водородными связями растворителях легче образуются внутримолекулярные водородные связи. Все это еще раз подчеркивает, как велико влияние растворителя на конформацию. [c.261]

Нагревание и титрование кислотами помогают завершить разрушение Н-связей. Эту процедуру описали Кавальери и Розенберг [358]. Они показали, что такое поведение находится в соответствии со структурой нуклеиновых кислот, предложенной Уотсоном и Криком. Они установили далее, что температура этого перехода в растворителях, молекулы которых могут образовывать Н-связь, ниже, чем в инертных растворителях, так что эти два фактора действуют в одном и том же направлении. Денатурация может происходить также вследствие ионизации аминогрупп [23], влияние радиации на ДНК объясняют разрывом Н-связей [454, 2147а]. Механические напряжения также могут повести к разрыву Н-связей и к денатурации белков [1105]. [c.276]

Исследование металлокарбоангидраз химическими и кристаллографическими методами указывает на важность тонкого стерического соответствия при взаимодействии упорядоченных молекул растворителя с молекулой субстрата. Из сравнения активностей Со(П)- и 2п(11)-содержащих ферментов (табл. И) следует, что каталитическое действие сложным образом зависит от природы связи металл—кислород, образуемой в области активного центра. Согласно предположению Оргела [267] и Дженкса [268], роль иона металла в белке заключается в увеличении кислотности связанной молекулы воды. В рамках механизма каталитической реакции 2п-(И)-фермента [249, 259] за-счет более сильной поляризации связи ОН координированной воды (как показано на рис. 24) следовало ожидать большего каталитического эффекта при координации карбоангидразы с Со(П), чем с 2п(П). Сильное влияние незначительных стерических искажений на упорядоченную структуру молекул растворителя в области активного центра карбоангидразы подчеркивает важность тонкого стерического соответствия, которое должно выполняться при катализе гидратации— дегидратации СОг. [c.107]

Вода играет важную роль в живых системах и в значительной степени определяет структуру и функции биологических полимеров, таких, как белки. Однако в этом сообщении мы сконцентрируем внимание в первую очередь не на том, как влияет вода на биополимеры, а на влиянии биополимеров на воду, которая с ними взаимодействует. Представляют интерес изменения структурных, энергетических и динамических свойств молекул воды. В результате изучения вращательной подвижности молекул воды на поверхности белков молекулы растворителя были поделены на три группы [1]. Первая группа включает быстро реориентируемые молекулы с временем вращательной релаксации (тг) не более 10 " с. В следующую группу входят частицы, имеющие время вращательной релаксации пример,но 10 с они предположительно идентифицируются как молекулы воды, связанные сильной связью с ионными остатками. Третья группа имеет Тг порядка 10- с эти молекулы растворителя считаются связанными с макромолекулами связями, запрещающими вращение примером могут служить четыре молекулы воды, распо- [c.31]

В проведенном выще анализе допускалось, что в ферментативном процессе механизм переноса протона такой же, как и в модельных системах. Однако нельзя забывать и о том, что свое влияние на величину скорости протонного перехода может оказывать и специфический (например, льдообразный) характер молекулярной структуры водной фазы вблизи поверхности белка. В этом случае скорость передачи протона может отличаться от величины, наблюдавшейся в простых системах [151, 155]. В связи с этим весьма интересен тот факт, что предварительное рассмотрение карт электронной плотности, по-видимому, указывает на присутствие рядом с активным центром высоко структурированной группы молекул растворителя (рис. 16.20,В). [c.618]

В первые на поли-у-бензил-Ь-глутамате было показано, что переход спираль — клубок можно проследить достаточно эффективно, пользуясь методом измерения оптического вращения [80]. Этот конформационный переход обычно совершается в присутствии добавок, которые способствуют ослаблению водородных связей, стабилизирующих спиральную структуру. Например, в смешанных растворителях, состоящих из дихлорэтана (растворитель, способствующий образованию спирали) и дихлоруксусной кислоты (способствующей образованию конформации клубка), этот полипептид претерпевает обратимый переход первого рода при содержании кислоты в смеси приблизительно 76 об. % (или 80 вес. о) (рис. 58). Такой резкий переход наблюдали также и в случае других пар растворителей он может даже происходить при добавлении небольших количеств нерастворителя, например воды, к раствору полипептида в хорошем растворителе задолго до осаждения полипептида (Доти и Янг, неопубликованные данные). Конформационный переход можно осуществить, не изменяя состав растворителя, просто понижением или повышением температуры раствора, состав которого близок к составу, при котором наблюдается переход в нормальных условиях. Более ярко конформационный переход показан на рис. 59, на котором приведены дисперсионные кривые, нормальная для конформации клубка и аномальная для спиральной формы. (Направление перехода в этом случае противоположно направлению аналогичного перехода при денатурации белков в последнем случае повышение температуры способствует возникновению разупорядоченной формы. Причину этого обращения направления конформационного перехода можно объяснить исходя из данных по термодинамике [80].) Поскольку а-спирали стабилизованы кооперативным влиянием водородных связей, можно ожидать, что резкость перехода должна зависеть от молекулярного веса и распределения по молекулярным весам полипептида, что в действительности было обнаружено для поли-у-бензил-Ь-глутаматов [80]. Кроме того, было показано, что включение в Ь-полипептид небольшого количества В-остатрюв приводит к ослаблению спиральной конформации, в результате чего при увеличении количества О-остатков до [0/(Ь + О) С 0,5] точка перехода сдвигается в направлении меньшей объемной доли дихлоруксусной кислоты [81]. [c.113]

При количественном исследовании влияния на ДОВ синтетических поли пептидов природы растворителей и боковых цепей должно оказаться очень полезным применение этого метода анализа к данным по ДОВ для большого числа различных гомополипептидов в одном и том же растворителе и одного синтетического гомополипептида в разных растворителях. Как подчеркивалось в предыдущих разделах, знание таких эффектов является очень существенным при интерпретации данных по ДОВ глобулярных белков с точки зрения структуры. [c.240]

Суш ественные тепловые перестройки макромолекулы с изменением температуры являются фактором, имеюш им принципиальное значение в интерпретации температурных кривых перехода порядок - беспорядок в биополимерах. Действительно, если в процессе изменения теплоемкости в зависимости от температуры происходит изменение структуры макромолекулы, то обш ее изменение величин АЯден и Аб ден должно включать в себя вклад от /S.H и AS, связанных с собственно процессом перестройки макромолекулы. Проводя измерения при разных температурах, исследователь, строго говоря, имеет дело с разными макромолекулярными структурами, для каждой из которых выполняются соотношения (УП.З.З) и (VH.3.4). Однако фактически измеренные значения АН, AS отражают не только температурную зависимость этих величин, а, скорее, сложные изменения конструкции самой системы. Влияние состава, рП растворителя на денатурационные кривые явно указывает на происходяш ие при этом химические нарушения, влияюш ие в итоге на микроструктуру белка в исходном состоянии. [c.181]

Разнообразная природа пищевых продуктов, обусловливающая различную прочность связи липидов с другими составными частями продукта, оказьшает выраженное влияние на эффективность экстрак- ции. Ранее предложенные методы экстракции основывались главным образом на использовании неполярных растворителей (диэтиловый эфир, тетрахлорэтилен, гексан и др.). Экстракция осуществляется в специальных приборах—экстракторах (Сокслета, Гольдфиша, Можон-нье, Фосс-лет, Сокстек и др.). При использовании указанных методов извлекаются главным образом свободные липиды. Прочно связанные липиды при этом не экстрагируются как из продуктов растительного, так и животного происхождения. В связи с этим, а также ввиду значительного окисления липидов в процессе вьщеления были предприняты поиски других, более эффективных способов экстракции. Установили, что достаточно полная экстракция липидов может быть осуществлена, если использовать смесь полярного растворителя и неполярного или слабополярного. Обычно используемый в качестве полярного компонента спирт ослабляет прочность комплекса липиды—белки, что обеспечивает полноту экстракции неполярным растворителем. Однако эффективность экстракции в значительной мере зависит от степени разрушения клеточной структуры исследуемых объектов. Для этого используют гидролиз, разрушение в кавитационной мельнице, измельчение продуктов, предварительно замороженных в жидком азоте. [c.317]