Метод изоморфного замещения

Рассмотренные здесь пути решения фазовой проблемы структурного анализа представляют собой резонансный аналог используемых в практике рентгеновского структурного анализа, метода изоморфных замещений и метода аномальной дисперсии. [c.238]

L Метод изоморфных замещений, основанный на сопоставлении значений F(hkl) одного и того же отражения от двух или, лучше, трех изоструктурных соединений. [c.147]

Решение для макромолекулярных структур основано на методе изоморфного замещения. [c.409]

Метод изоморфного замещения. Впервые метод изоморфного замещения — еще более эффективный, чем метод тяжелого атома, — был применен Перутцем в 1954 г. при исследовании гемоглобина. В течение четырех последующих лет с помощью этого метода удалось установить контуры полипептидной цепи в мио-глобине, а еще через 6 лет были описаны многие детали строения этой молекулы, в частности установлена последовательность аминокислот на больших участках полипептидной цепи. Эти результаты рассмотрены в конце настоящей главы. [c.260]

Кристаллография белков использует метод изоморфного замещения, в котором кристаллы нативного белка погружают в раствор соли металла, для того чтобы позволить тяжелым атомам занять места в кристаллической структуре. Положения более легких атомов остаются практически неизменными таким образом, подобные производные с тяжелыми металлами оказьшаются изоморфными с исходной макромолекулой, т. е. они характеризуются той же пространственной группой и практически неизменными параметрами элементарной ячейки. Разница в интенсивностях 1ш Для изоморфных кристаллов целиком определяется вкладом различных тяжелых атомов, положение которых можно определить при помощи синтеза Паттерсона. Подобная информация от по меньшей мере двух дополнительных изоморфов позволяет рассчитать фазовые углы и, затем, распределения электронной плотности для кристаллов белков. [c.409]

Одним из методов регулирования свойств поликарбонатов в зависимости от состава является метод изоморфного замещения. [c.110]

Сходным с методом изоморфного замещения для обнаружения или исключения антиферромагнитных взаимодействий является также измерение (с той же целью) веществ в растворах. Во многих случаях измерение магнитных свойств комплекса в растворе может быть столь же эффективным в подавлении этих взаимодействий, как и разбавление в твердом состоянии, а вместе с тем оно осуществляется несравненно проще. Так, антиферромагнитные аномалии, характерные почти для всех простых галогенидов двухвалентных переходных металлов, исчезают при проведении измерений в водных растворах. Однако следует указать на два обстоятельства, связанных с использованием растворов в интересующих [c.407]

Основные научные работы — в области молекулярной биологии. Занимался (с 1937) изучением структуры молекулы гемоглобина. Создал (1953) метод изоморфного замещения (введение атомов тяжелых металлов в молекулы кристаллических белков), позволивший использовать рентгеноструктурный анализ для исследования белка гемоглобина. Применив для обработки результатов анализа ЭВМ, расшифровал (1960) пространственное строение молекулы гемоглобина и построил ее модель, дающую представление о положении почти каждого ее атома. [c.388]

М, Ф, Перутц создал метод изоморфного замещения, состоящий в введении атомов тяжелых металлов в молекулы кристаллических белков, [c.688]

Метод тяжелых атомов и метод изоморфного замещения [c.50]

Несмотря на ограничения так называемых прямых методов для определения фазовой постоянной, в течение последних десяти лет были успешно расшифрованы многие кристаллические структуры., содержащие молекулы с числом атомов до 100 неизвестного химического строения. Почти во всех случаях успешного решения поставленных задач исследователи обязаны применению метода тяжелых атомов [25] и метода изоморфного замещения [23]. По своей природе эти методы ближе к химическим, чем другие, которые были описаны выше. Они дают прямую информацию о фазах, и поэтому только данные-методы и заслуживают названия методов прямого определения фазовой постоянной. Практически отсутствуют видимые ограничения применения этих методов. В настоящее время с их помощью изучены структуры многих сложных белковых молекул, содержащих тысячи атомов, и получены очень ценные результаты. [c.50]

Значительные ошибки, возникающие при определении положе ния атомов и при измерениях интенсивностей для кристаллов бел ков и их производных, определяют необходимость применения метода изоморфного замещения к более чем двум производным с тяжелыми атомами. Для проведения структурного анализа белков [c.234]

Таким образом, для расчета и интерпретации карт электронной плотности белков необходимы другие данные. В связи с этим при интерпретации результирующих карт электронной плотности положение атомов может быть определено лишь приближенно. Основной проблемой анализа является определение фазы а кЫ). Эта проблема была впервые успешно решена [54] методом изоморфного замещения с применением солей тяжелых металлов. При [c.19]

В методе изоморфного замещения используют два кристалла кристалл исследуемого белка и кристалл того же белка, содержащего тяжелый атом. Последний должен быть введен таким образом, чтобы не вносить никаких изменений в структуру кристалла. Для однозначного определения фаз достаточно иметь две изоморфные производные белка. Однако практически для большей точности и контроля приходится использовать несколько изоморфных производных с различными положениями тяжелых атомов в кристаллической ячейке. [c.260]

Предположим, что в каких-то произвольных единицах интенсивность какого-либо центросимметричного рефлекса равна 100 для чистого белка и 49 для белка, в который методом изоморфного замещения был введен тяжелый атом. Извлекая корень квадратный из интенсивностей, мы можем определить модули амплитуд (они будут соответственно равны 10 и 7), однако знаки при этом останутся неизвестными. [c.261]

Метод изоморфного замещения позволяет обойтись без каких бы то ни было предположений относительно структуры молекулы. [c.261]

Чем лимитируется минимальный атомный номер тяжелых атомов, используемых для получения изоморфных производных белков в методе изоморфного замещения [c.269]

Последним нововведением в изучение структуры белков явилось применение метода изоморфного замещения , в результате чего надежда полностью расшифровать структуру некоторых белковых молекул с помощью данных рентгенографии стала более реальной. Этот метод основан на том, что в особые места белковой молекулы можно ввести тяжелые атомы, не изменяя размеры, симметрию и другие характеристики элементарной ячейки соответствующих кристаллов и не внося заметных изменений в координаты любых атомов . Тяжелый атом металла обычно находится в виде иона и, вероятно, замещает ионы Н" или ОН и, возможно, одну или несколько занимающих пустоты молекул воды, имевшихся в первоначальной структуре. Желательно, чтобы только один тяжелый атом приходился на молекулу белка. Введение тяжелого атома металла приносит огромную помощь при исследовании кристаллической структуры, что связано с большой рассеивающей способностью такого атома. Следовательно, заметное влияние окажет даже небольшое количество тяжелых атомов в элементарной ячейке, которая может содержать несколько тысяч атомов С, М, О и 8. [c.79]

Метод изоморфного замещения был применен не только к неповрежденному ВТМ, но также и к белку ВТМ, очищенному от нуклеиновой кислоты. Результаты, приведенные на рис. 24, поразительно похожи, за исключением одного достойного внимания [c.89]

Важным методом определения структур при помощи синтеза Фурье является метод, известный под названием метода изоморфного замещения. Два кристалла изоморфны, если у них одинаково пространственное расположение атомов, хотя сами атомы различны (разд. 4.10). Изоморфное замещение в структуре одного атома другим есть замещение, не меняющее пространственного расположения атомов. Изоморфные замещения открывают возможность прямого определения фаз структурных факторов. [c.780]

В кристаллографии белков термин изоморфизм обычно применяют к производным белков с тяжелым атомом, так называемым изоморфным производным, а метод использования этих производных носит название метода изоморфных замещений. Различные тяжелые атомы, которые вводят в кристалл, не обязательно занимают одно и то же место в разных производных. [c.216]

Более широко метод изоморфных замещений может быть применен к соединениям, содержащим атом металла, когда можно подобрать подходящую пару соединений с атомами разных металлов. Обычно приготавливают два изоморфных комплекса, содержащих разные ионы металлов, близкие по величине например, для получения изоморфных производных могут быть выбраны натрий и рубидий или цезий и цинк. [c.217]

Альтернатива метода изоморфных замещений состоит В том, что для соединения, содержащего подходящий [c.218]

Например, используют два типа изоморфных замещений, комбинируют метод изоморфных замещений с методом тяжелого атома или рассчитывают синтез Фурье с модифицированными коэффициентами, которым приписывают обе возможные фазы. [c.225]

Для преодоления этой трудности был разработан метод изоморфного замещения, который состоит в том, что атом или небольшая группа атомов в молекуле замещаются атомом или группой атомов тяжелого металла. Такое замещение не вызывает изменений исходной кристаллической структуры, но существенно изменяет дифракционную картину. Сопоставлением рентгенограмм до и после замещения можно определить фазовые соотношения отдельных компонент, т. е. их смещение относительно друг друга. Впервые этот метод был применен Перу.т-цем в 1953 г. для изучения гемоглобина и несколько позже Кендрью для изучения миоглобина. [c.122]

Определенные схемы и комбинации приемов анализа сложных структур (адекватные уровню развития вычислительной техники). Об этом, в частности, свидетельствует становление приемов структурного анализа в такой специфической области, как химия белков. Здесь широко используется паттерсоновский метод фиксации позиции тяжелых атомов, специально вводимых в белок, сравнение паттерсоновских распределений для ряда изострук-турных производных белка, выявление знаков (начальных фаз) структурных амплитуд путем статистической обработки данных о разности единичных амплитуд в изо-структурных парах (метод изоморфного замещения). На определенной стадии анализа привлекаются и априорные сведения о геометрическом строении отдельных группировок, входящих в состав белка [c.113]

Л. Брэггу и М. Перутцу в 1954 г. удалось впервые продемонстрировать возможность расчета знаков рефлексов в дифракционной картине гемоглобина, что означало решение одной из самых трудных проблем кристаллографии белков - проблемы фаз. Это было достигнуто методом изоморфного замещения, идея которого была подсказана авторам Дж. Берналом. Путь к получению трехмерных структур криталлизующихся белков на атомном уровне был открыт. В 1960 г. Дж. Кендрью и сотрудники построили атомную модель молекулы миоглобина с разрешением 2,0 А, а в 1968 г. М. Перутц и сотрудники - модель молекулы гемоглобина с разрешением 2,2 А. Так был завершен титанический труд кристаллографов Кавендишевской лаборатории, продолжавшийся более четверти века. [c.72]

Реальность расчета пространственного строения олигопептидов, казалось бы, легко может быть выяснена прямым сопоставлением теоретических результатов с опытными данными. Однако эта обычно столь простая процедура в данном случае чаще всего оказывается невыполнимой по ряду причин принципиального и препаративного характера. Кроме Того, из-за недостаточной чувствительности и некоторых других ограничений, присущих известным экспериментальным структурным методам, сопоставление теории и опыта во многих случаях не имеет того решаю- Цего значения, которое ему придается традиционно. Начнем с рассмот- ния возможностей рентгеноструктурного анализа олигопептидов. В изучении пространственного строения низкомолекулярных пептидов применимость этого метода более ограничена даже по сравнению с белками. Оли-ГОпептиды обладают повышенной конформационной лабильностью, и получение их в кристаллической форме является трудноразрешимой задачей. Но даже если удается вырастить пригодные для рентгенострук-I Horo анализа кристаллы и получить дифракционную картину, возника-ter серьезные осложнения с ее интерпретацией. Для расшифровки рентгенограммы нельзя, например, воспользоваться-методом изоморфного замещения, поскольку внедрение тяжелых атомов в образующие кристал-Яическую решетку олигопептидные молекулы искажает их строение, т.е. данном случае в отличие от белков метод не является действительно Изоморфным. В то же время олигопептиды слишком сложны для использо- [c.283]

Не зная фаз, мы не можем установить структуру объекта. Как пишет Перутц [1], рентгенограмма кристалла оказывается иероглифом без ключа для его расшифровки . Метод определения фаз, развитый Перутцом применительно к белкам, состоит в том, что к молекулам, образующим кристалл, присоединяют тяжелые атомы, например атомы ртути. Тяжелый атом, т. е. атом, имеющий большую силу рассеяния, вызывает заметные изменения интенсивности дифракционных пятен. По разности амплитуд в отсутствие и в присутствии тяжелого атома можно определить фазу — тяжелый атом берется за исходную точку. Применение производных белка, содержащих несколько тяжелых атомов, позволяет решить проблему фаз однозначно. Необходимым условием при этом является полное сохранение структуры белкового кристалла при введении тяжелых атомов. Иными словами, здесь мы имеем дело с методом изоморфного замещения — ртутные производные белка дают кристаллы, изоморфные кристаллу незамещенного белка (см. [2]). [c.271]

Основные научные работы относятся к молекулярной биологии. Опираясь на созданный М. Ф. Пе-рутцем метод изоморфного замещения, использовал (1953) рентгеноструктурный анализ для исследования белка миоглобниа. Применив для обработки результатов анализа ЭВМ, расшифровал (1960) пространственное строение молекулы миоглобина и построил ее модель, дающую представление о положении почти каждого ее атома (из 2600). Подтвердил наличие в миоглобине а-спиралей, существование которых предсказал в 1951 Л. К- Полинг. Основатель (1959) и главный редактор журнала Джорнэл молекьюлар байоледжи . [c.231]

Основные научные работы посвящены изучению структуры молекул методом спектроскопии. Изучал структуру и спектры молекулярных кристаллов, структуру ударной волны, очень быстрые химические реакции, происходящие при высоких температурах, явления взрыва. Исследовал эффект слабого взаимодействия в молекулярных кристаллах и корреляцию между симметрией свободной молекулы, локальной симметрией молекулы и симметрией кристалла. Разработал метод изоморфного замещения. Изучал кинетику диссоциации двухатомных и простых полиатомных молекул под действием ударной волиы при высоких температурах. Использовал комбинацию метода ударной волны и импульсного фотолиза для определения скорости рекомбинации атомов при очень высоких температурах. [c.545]

Возможно, однако, непосредственное выяснение химической природы вещества. Такие методы были разработаны вскоре после открытия Паттерсоном векторного метода. Это так называемые метод изоморфного замещения и метод тяжелых атомов. Они впервые широко были применены при изучении фталоцианинных структур. Допустим, что путем химической реакции можно добавить чужеродный атом или заместить им какой-либо атом в некоторой структуре без значительного нарушения в, расположении остальных атомов. Тогда изменение этим новым атомом результирующей амплитуды будет зависеть от фазовой постоянной этого частного структурного. фактора. Зная амплитуду до и после замещения, можно определить неизвестную фазовую постоянную. Метод тяжелых атомов состоит в использовании только замещенных производных. Этот метод основан на том, что фазовая постоянная определяется в основном добавленным атомом или атомами, так как атомы обладают наибольшей рассеивающей способностью. Определение фазовой постоянной с помощью этих методов редко можно довести до конца, но получаемые результаты являются основой для дальнейших исследований. Имея некоторое представление о структуре веществ, ранее совсем неизвестной, можно применять затем различные более точные методы последовательных приближений. [c.19]

Кендрью и его коллеги применили метод изоморфного замещения для изучения структуры миоглобина, гораздо более простого аналога молекулы гемоглобина. В миоглобин входит 153 аминокислоты и I гем, а его молекулярный вес составляет примерно 17 ООО. Применяя метод подбора, Кендрью с сотрудниками получил несколько годных для изучения изоморфных производных мио-глобина. Некоторые из них включали производные -хлормеркур-бензолсульфоната, хлористого золота и диаминртути, а также комплекса с иодистой ртутью. Вначале анализ пространственной структуры миоглобина был проведен при разрешении 6 А. [c.238]

В тех случаях, когда необходимые химические данные отсутствуют или когда молекула имеет очень сложное строение, как, например, витамин В12, применяют метод тяжелого атома (или аналогичный метод изоморфного замещения). Метод тяжелого атома во всех случаях чрезвычайно облегчает решение задачи. Идея метода проста непосредственно в молекулу вводится тяжелый атом, обладающий высокой рассеивающей способностью, так что вклад этого атома в разности фаз существенно превосходит вклады остальных рассеивающих центров. В результате становится возможным рассчитать структуру из наблюдаемой дифракционной картины. Положение тяжелого атома в молекуле и даже-характер этого атома большого значения не имеют. Обычно наиболее часто в этих целях используется бром, который рядом синтетических методов можно ввести почти в любое положение большинства органических молекул. Если соединение представляет С06011 кислоту или основание, можно использовать соответственно легкодоступные соли свинца или бромгидраты. [c.168]

Метод изоморфного замещения тяжелыми атомами позволил, таким образом, получить для миоглобина разрешение 2 АТеперь, когда многие детали структуры выявлены, оказывается возможным ее последовательное уточнение с помощью прямого синтеза Фурье для кристаллического миоглобина, уже не содержащего тяжелых атомов. Такой синтез был проведен при разрешении 1,4 А и была определена электронная плотность для 500 ООО точек элементарной ячейки. При таких высоких разрешениях возникают новые трудности, одна из которых связана с разрушением кристалла в результате длительного облучения рентгеновскими лучами, необходимого для выявления слабых рефлексов в дальней области дифракционного поля. В этой работе вместо фотографических методов регистрации применялись чувствительные ионизационные методы и полученные данные непосредственно вводились в быстродействующие вычислительные машины, для которых составлялись специальные программы. Вся работа длилась в течение многих лет, причем большая часть времени ушла на усовершенствование техники. Теперь, когда эти трудности преодолены, исследование других глобулярных белков должно пойти быстрее. Однако следует отметить, что миоглобин является относительно легким объектом для анализа, так как он отличается от других глобулярных белков аномально большим содержанием спиральных структур (см. разд. 4 гл. XVI). Это упрощает расчеты методом последовательных уточнений, так как положение значительного числа групп, принадлежащих главной цепи молекулы, известно. [c.266]

Согласно рентгенографическим данным, полученным для ориентированных гелей ВТМ, период вдоль вирусной частицы равен всего лишь 69 А. Это подтверждает существование субъединиц, поскольку длина стержня равна 3000 А. Белковые субъединицы уложены в виде спирали, причем на каждый виток приходится 167з субъединицы, а на три витка — 49 субъединиц. Шаг спирали (расстояние между витками) равен 23 А. Плоскости оснований РНК приблизительно параллельны оси стержня. Для определения знаков рентгеновских отражений применялся метод изоморфного замещения с РЬ и Hg (см. разд. 1 гл. XV). Этот метод удалось применить к такой крупной частице лишь потому, что она состоит из расположенных регулярным образом идентичных субъединиц, одинаково модифицирующихся при введении тяжелого атома. По измеряемым амплитудам рассеяния с помощью Фурье-синтеза рассчитывают радиальное распределение электронной плотности, т. е. среднюю электронную плотность [c.359]

Построение функции Паттерсона дает отложенную от единого начала координат систему векторов, длины к-рых равны межатомным расстояниям. В простых случаях по этим данным удается построить модель структуры. Расшифровка этим методом сложных структур требует наличия в них тяжелого атома (нанр., Вг или I в органич. молекуле). Другими методами поиска модели структуры являются метод проб и ошибок, метод изоморфного замещения, минимали-зация функции Паттерсона и др. В ряде случаев с известным успехом используются т. п. прямые методы, в к-рых знаки / II] определяются из соотношений между их абс. величинами. [c.330]

Недавно была найдена возможность распространения метода Фурье яа значительно более сложные молекулы. Было обнаружено, что тяжелые атомы, такие, как атомы ртути или золота, могут химически связываться с молекулами белков в определенных специфических положениях, что позволяет использовать метод изоморфного замещения при определении фаз структурных факторов. Если указанного ограничения на фазы — их равенства О или я — не существует, то для установления неизвестных фаз необходимы по крайней мере два изоморфных замещения. Чтобы использовать при определении фаз изменения в интенсивностях, прежде всего нужно локализовать положения замещенных тяжелых атомов в элементарной ячейке. Однако влияние тяжелого атома на интенсивности в дифракционной картине, получаемой для кристалла, содержащего много легких атомов, таково, что полржение тяжелого атома можно определить непосредственно без знания полной структуры. [c.781]

Первой структурой, решенной методом изоморфных замещений, был фталоцианин [133]. Структура оказалась достаточно изоморфной со своим никелевым производным, что позволило определить фазы. Размеры элементарной ячейки и пространственная группа P2Ja обоих соедине- [c.216]

Метод изоморфных замещений нашел успешное применение для расшифровки структур белков, и первым примером такого рода было определение структуры гемоглобина Перутцем и сотр. [134]. Изоморфное ртутное производное гемоглобина было получено путем реакции сульфгидрильных групп белка с парахлормеркурийбен-зоатом. Продукт реакции представлял собой молекулу гемоглобина с двумя специфически связанными атомами ртути, при этом размеры элементарной ячейки остались неизменными. Сравнивая дифракционные картины от обоих соединений, можно обнаружить четкие различия интенсивностей определенных отражений. Проекция Патерсона вдоль оси Ь с коэффициентами А/ позволила определить координаты атомов ртути. Так же как и в случае фталоцианина, знаки структурных амплитуд для белка были найдены путем сопоставления величин соответствующих структурных амплитуд для чистого белка и производного с металлом. После этого была рассчитана проекция электронной плотности вдоль оси Ь, на которой можно было видеть слои молекул гемоглобина. [c.217]

Биофизика (1988) -- [ c.132 ]

Биологическая химия (2002) -- [ c.311 ]

Нестехиометрические соединения (1971) -- [ c.19 , c.50 ]

Проблема белка (1996) -- [ c.40 , c.41 , c.44 , c.45 , c.156 , c.157 , c.158 , c.159 , c.160 , c.161 , c.167 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология