Поли бензил глутамат спираль

ДЛЯ ионизованных макромолекул) можно осуществить резкое разрушение ( плавление ) вторичной структуры и переход (типа фазового) к конформации свернутого статистического клубка. Переходы спираль — клубок в полипептидах были открыты и подробно изучены на примере поли- -бензил-/.-глутамата [259]. Переходы спираль — клубок обратимо осуществляю тся в сравнительно узком интервале температуры, состава растворителя, или его pH. В интервале перехода макромолекула содержит наряду со спиральными и разупорядоченные участки. [c.253]

Рис. 27. Сравнение теоретических и экспериментальных данных для перехода спираль — клубок в разбавленном растворе поли-у-бензил- -глутамата в смеси дихлорэтана и дихлоруксусной кислоты.

Рис. 2.6. Изменение закона вязкости при переходе спираль — клубок для поли- (-бензил-А-глутамата.

Среди известных синтетических полипептидов наиболее полная информация о гидродинамических и морфологических свойствах была получена для поли-"[-бензил-Ь-глутамата [88] (ПБГ), конформации молекул которого в растворах изучались методами светорассеяния [86, 91], вискозиметрии [86, 89], осмометрии, спектроскопии [90], поляриметрии [91, 88], диффузии и седиментации [95], а также методом ориентации в электрическом поле [92, 140—142, 269]. Все указанные исследования приводят к аналогичным результатам, согласно которым молекулы ПБГ в ряде органических растворителей (например, ж-крезоле), будучи скреплены внутримолекулярными водородными связями, могут существовать в виде жестких а-спиралей [93], имеющих гидродинамическую форму цилиндра диаметром = 15 А и длиной [c.606]

Вада [669] исследовал структуру поли-у-бензил-/-глутамата в диоксане и пришел к выводу, что она представляет а-спираль, причем группы [c.389]

Теория Флори оказалась чрезвычайно плодотворной для объяснения фазового состояния растворов жестко-ценных полимеров. Первое принципиальное подтверждение теоретические представления получили в работах Робинсона [35], на примере растворов поли-у-бензил-глутамата (ПБГ) в растворителях, в которых гибкие в обычном смысле макромолекулы полипептида приобретают жесткость за счет образования а-спиралей, стабилизированных внутримолекулярными водородными связями. Поскольку ПБГ является синтетическим аналогом простейших белков, то здесь уместно вспомнить замечание Хаггинса [36] относительно принципов, которыми пользуется природа при синтезе жестких молекулярных образований. Обычно для этой цели не создаются истинно жесткие макромолекулы, а жесткость достигается вторичным структурообразованием, например, за счет той же спирализации. Хиральность макромолекул ПБГ приводит к реализации в определенных условиях [c.156]

Шварц и Силинг [50] исследовали диэлектрическую релаксацию поли-(у-бензил)-Ь-глутамата. Они нашли, что максимальное время релаксации перехода спираль - клубок составляет 5- 10 с. Работа проводилась на установке с тремя независимыми импедансными мостами, позволяющими охватить интервал частот от 1 кГц до 10 МГц. [c.414]

При постоянном давлении СОа константа скорости роста цепи не изменяется в течение всего процесса (если скорость инициирования была достаточно высока). Однако скорость полимеризации оптически активного карбоксиангидрида у-бензил-Ь-глутамата в диоксане при достижении растущими цепями Р резко увеличивается (в 5—6 раз). Это явление связано с перестройкой полипептидной цени в упорядоченную -спираль. Интересно, что правая а-спираль поли- у-бензил-Ь-глутамата реагирует с карбоксиангидридом -у-бензил-Ь-глутамата в 5 раз быстрее, чем с В-антиподом, т. е. полимеризация стереоселективна (см. Оптически активные полимеры). [c.471]

В качестве примера приведем заимствованный из работы [З ] рис. 29, на котором изображена для ряда полипептидов зависимость удельного вращения плоскости поляризации [а] (при Х = 54б ммк) от состава растворителя в смесях дихлоруксусной кислоты с хлороформом. Изломы на кривых соответствуют конформационным переходам, происходящим, как з же отмечалось выше, при увеличении содержания дихлоруксусной кислоты. Рис. 29 позволяет судить об относительной устойчивости спиральной конформации в различных полипептидах. Из него, например, видно, что эта конформация в поли-1--бензил-1-глутамате устойчивее, чем в поли-е-карбобензокси-2,-лизине, так как в первом случае переход спираль — клубок осуществляется при 68% дихлоруксусной кислоты, а во втором для этого достаточно 36%. [c.333]

Рис. 2.26. Градиентная зависимость приведенной вязкости образца поли-7-бензил-1-глутамата в т-крезоле (а-спираль) и дихлоруксусной кислоте (клубок две нижние кривые).

На рис. 2.26 было показано исчезновение градиентной зависимости приведенной вязкости поли-7-бензил-1-глутамата при превращении спираль — клубок. На рис. 2.6 подобное же превращение регистрируется по изменению закона вязкости видно, что показатель степени а падает при переходе от своего предельного значения 1,7 до величины порядка 0,9. [c.199]

Изменение природы растворителя, концентрации и температуры раствора, должно существенно сказываться на равновесии спиральных конформаций. Хороший растворитель развертывает спираль, а плохой растворитель способствует свертыванию, как показано для поли-а-бензил-Ь-глутамата [487, 488]. [c.112]

Рис. 59. Переход спираль — клубок для поли-у-бензил-Ь-глутамата (Мц, 130 000) с смеси дихлорэтана и дихлоруксусной кислоты 24 76 по объему. Аномальная дисперсия соответствует конформации спирали нормальная — конформации статистического

Открытие перехода спираль — клубок в растворах полипептидов повлекло развитие теоретических исследований, которые дают количественную интерпретацию наблюдаемых явлений [84—90]. В качестве иллюстрации можно сослаться на последнюю работу Зимма и др. 91], выполненную на поли-у-бензил-Ь-глутамате, для которого изменение профиля перехода при изменении длины полимерных цепей удовлетворительно совпадает с теоретическими расчетами (рис. 60). Таким образом, природа перехода, по-видимому, достаточно хорошо установлена при помощи теоретических расчетов, несмотря на усложнения, обусловленные гетерогенностью использованных образцов. Гетерогенность приводит к уширению профиля перехода, но в расчетах Зимма и др. ее влиянием пренебрегали. [c.115]

Например, для полибензил-L-глутамата, имеющего, как известно, правую спираль, наблюдается отрицательный эффект Коттона в этой области, а для поли-р-бензил-ь-аспартата, имеющего левую спираль [92—94], наблюдается положительный эффект Коттона (рис. 25). [c.290]

Теория характеристической вязкости имела решающее значение для обнаружения перехода спираль — клубок в синтетических полипептидах [315]. При измерении характеристической вязкости раствора поли-у-бензил-Ь-глутамата в дихлоруксусной кислоте зависимость log [т][ от log М2 имела угловой коэффициент, равный 0,87, что близко к значению, предсказанному теорией Флори для гибких цепей в среде сильных растворителей. С другой стороны, зависимость log [т]] от log М2 для растворов этих полимеров в диметилформамиде имела гораздо больший угловой коэффициент (около 1,7), что, вероятно, не могло быть [c.262]

Индивидуальная макромолекула, обладающая вторичной структурой, представляет собой как бы одномерный кристалл. Подобно обычному кристаллу, такая одномерная упорядоченная система способна при изменении температуры или состава растворителя претерпевать резкий переход, сходный с фазовым. т. е. плавиться , переходя к структуре свернутого клубка, типичной для обычных макромолекул. Переходы спираль— клубок были открыты в 1954 г. Доти. Холтцером, Брэдбури и Блаутом в молекулах синтетического полипептида поли- [--бензил- -глутамата, принимающих спиральную или клубкообразную конформацию в зависимости от состава растворителя, и затем подверглись детальному экспериментальному и теоретическому исследованию. Наиболее важные экспериментальные работы в этой области выполнены Доти и его школой. [c.292]

В двух других исследованных полимерах (в поли-1-глу-таминовой кислоте и пoли-L-лизинe) переходы спираль — клубок происходят в гораздо более широком интервале температур, чем в поли- -бензил- -глутамате. Это, вообще говоря (см. формулу (9.49)), может объясняться либо малой [c.317]

Тем более вне рамок указанных теорий оказываются индивидуальные различия отдельных макромолекул, проявляющиеся в различиях температур, теплот и степеней резкости переходов в различных биополимерах. В частности, теория переходов спираль—клубок в молекулах ДНК не учитывает гетерогенности состава ДНК и в соответствии с этим не может описать зависимости температуры и резкости плавления двойной спирали от ее состава. Теория переходов спираль—клубок в полипептидных цепях не объясняет, например, резкого различия теплот плавления спиралей поли- у-бензил- .-глутамата, с одной стороны, и поли-/,-глутамино-вой кислоты и поли-А-лизина с другой (как известно, см. 24, эти теплоты отличаются по порядку величины и даже по знаку). Переход от модельной теории переходов спираль—клубок, объясняющей лишь общие черты явления,. [c.385]

Для синтетического полипептида поли-р-бензил-Ь-аспартата, растворенного в хлороформе, 6o=-f611. Следовательно, его молекулы имеют структуру левой а-спирали. Это заключение согласуется с малой стабильностью а-спирали в данном случае. Достаточно добавить в раствор этого полипептида в хлороформе дихлоруксусную кислоту в концентрации примерно 10%, чтобы вызвать переход к конформации хаотического клубка. В случае поли- -бензил-Ь-глутамата, имеющего структуру правой спирали, для перехода спираль — клубок требуется, чтобы отношение концентраций дихлоруксусной кислоты и хлороформа было равно приблизительно 70 30. Если в молекуле содержание левых и правых спиралей одинаково, то Ьо О. В отсутствие других форм вторичной структуры параметр Ьо служит мерой избыточного содержания спиральных форм одного из двух типов. Большая часть белков спирализуется, по-видимому, только в форме правой а-спирали. В этих случаях Ьо может служить непосредственно мерой содержания спиральных структур . [c.290]

Это почти точно такая же величина, которая ожидается для цилиндра, описывающего а-спираль Полинга—Корея—Брансона (раздел 4), который должен иметь d= 15,3 А. То, что поли-у-бензил- -глутамат в твердом состоянии образует а-спираль, было установлено различными методами. Здесь мы доказали, что он сохраняет в основном эту спиральную форму в некоторых растворителях. С другой стороны, данные для этого же полимера в дихлорук-сусной кислоте показывают, что должна иметься другая группа растворителей, в которых молекулярная конформация должна быть близкой к конформации гибких скрученных цепей. (Также нужно [c.467]

Если бы было возможно получить полипептидную цепь в вакууме, то спираль (рис. 20,4,а) была бы стабильной формой при низких температурах, а неупорядоченный клубок (рис. 20.4, в) — при высоких температурах. Для реакции спираль—неупорядоченный клубок при положительных значениях ДЯ и Д5 значение ДС будет положительным при низких температурах и отрицательным при достаточно высоких. Однако полипептиды сильно взаимодействуют с растворителем, и в результате этого неупорядоченный клубок может иметь более низкие значения энтропии и энтальпии в некоторых растворителях, чем спираль. В таком растворителе повышение температуры будет вызывать переход неупорядоченный клубок — спираль в полипептиде. Переход такого типа показан на рис, 20.5 для поли-у-бензил-Ь-глутамата в смеси дихлоруксусной ислрты и дихлорэтана. [c.605]

В хлороформе. Добавление трифторуксусной кислоты приводит к денатурации [57]. Данные ЯМР-спектров, касающиеся протонов боковых радикалов, интерпретируются с учетом взаимодействия функциональных групп, влияющего на конформацию. Так поли(р-бензил-1-аспартат) в хлороформе принимает конформацию левой а-спирали с не взаимодействующими бензильными группами и амидными группами цепи, тогда как правая а-спираль поли(р-бен-знл- -глутамата) зависит от стабилизации, возникающей именно благодаря такому взаимодействию [58]. [c.441]

Первые исследования полипептидов методом ЯМР были проведены Бови с сотр. [111] на поли-у- бензил-1-глутамате. Спустя некоторое время появились сообщения об исследовании ряда аналогичных систем и, на Конец, в последнее время число работ, посвященных рассматриваемому вопросу, увеличивается лавинообразно [107, 114—131]. Внимание исследователей привлекают, в основном, вопросы, связанные с конформациями цепей, особенно переходы -спираль — статистический клубок. Эти явления, разумеется, уже достаточно хорошо исследованы экопериментально и теоретически [107, 132, 134], большей частью методами оптиче- [c.309]

В этом обороте 13 атомов образуют петлю, закрепленную водородной связью. Более детальное изображение а-спирали приведено на фиг. 4. Такая а-спираль характеризуется двумя повторяющимися параметрами расстоянием между последовательными витками спирали (5,55 А) и длиной последовательно соединенных аминокислотных остатков вдоль цепи (1,5 А). С помощью рентгеноструктурного анализа Перуц показал, что длина аминокислотного остатка в поли-у-бензил-Г Глутамате, лошадином волосе, мышечных волокнах и метгемоглобине составляет 1,5 А. [c.34]

Как видно из табл. 2, если В — алкильный радикал (в данном случае к-бутил), первичная структура цепи характеризуется даже большей жесткостью, чем вторичная структура спирального полппептида поли-у-бензил-Ь-глутамата. Видимо, это связано с дефектами в структуре а-спирали (и тем более двойных спиралей дезоксирибонуклеиновой к-ты) и отсутствием дефектов в первичной структуре. Если, однако, заменить алкильный радикал на арильный, М. полийзо-цианата по жесткости не будет отличаться от М. большинства карбоцепных полимеров. По-видимому, ароматич. радикал нарушает цепь квазисопряжения. [c.60]

Недавно Бауэр и Носанов учтя возможность различных энергетических состояний мономерных единиц в клубкообразной цепи, показали, что при достаточно высоких температурах из-за увеличения заселенности высокоэнергетических уровней клубкообразное состояние может стать более выгодным, чем спиральное, даже если при обычных температурах имеет место обратная ситуация. Таким образом в полимерах типа поли-7-бензил-1-глутамата при очень высоких температурах в принципе может происходить второй переход спираль — клубок, так что спиральное состояние устойчиво лишь в области между двумя переходами. Отметим, однако, что согласно оценке Бауэра и Носанова температура второго пэрехода для поли-7-бензил-1-глутамата слишком высока ( 700— 1000 К), чтобы этот переход можно было наблюдать на опыте. [c.316]

Обозначим через п число сегментов, образующих водородные связи (в случае полипептидных цепей п равно числу аминокислотных остатков в цепи), а через К — константу равновесия для реакции включения в уже сформировавшуюся спира-лизованную часть молекулы следующего остатка, входящего в состав длинной неспирализованной части. Величина К зависит от температуры и природы растворителя. Поскольку образование первой водородной связи, инициирующей образование новой спирализованной части, затруднено, константа равновесия для этого процесса равна а/С, причем параметр а не зависит от температуры и по величине меньше Чем меньше а, тем резче переход. Цимм и Брэгг развили статистическую теорию перехода от а-спирали к клубку, исходя из модели, в которой водородной связью соединяются группы, находящиеся на расстоянии трех остатков друг от друга. В табл. 12 приведены некоторые полученные ими результаты. Из таблицы видно, что при значениях К< существование спирали невозможно, какой бы длины ш была полипептидная цепь, а при К > 1 спираль образуется при п, превосходящем некоторую величину. Для того чтобы прн 0=10 половина остатков была спирализована, при /(=1,1 2 3 и 7 величина п должна быть равна соответственно 60. 15, 11 и 8. Если образование спирального участка происходит легче, например если значение о равно Ю , то при К = 2 половина аминокислотных остатков входит в состав спирали уже при п = 9. Экспериментальные данные, относящиеся к зависимости температуры перехода поли-у-бензил-Е-глутамата от длины цепи, показывают, что значение о можно считать равным 2 10"1Табл. 12 построена в предположении, что а=1-10 . Она дает возможность проследить, при каких К в полипептиде, длина цепи которого характеризуется числом п, происходит переход клубок — спираль, обусловленный уменьшением температуры. [c.283]

Одним из первых полимеров с высокой равновесной жесткостью основной цепи, для молекул которого были получены количественные конформационные и структурные характеристики, был синтетический полипептид поли-у-бензил-Ь-глутамат (ПБГ) [41]. Было установлено, что в растворителях, в которых сохраняется вторичная структура а-спирали [42], форма молекул ПБГ в растворе с ростом молекулярной массы изменяется от палочкообразной до гауссового клубка [43—45]. Моделируя макромолекулу ПБГ червеобразной цепью [9] и используя гидродинамические теории персистентных цепей, нашли равновесную жесткость цепей ПБГ (а = 500 А) и ш г спирали >. = 2,2 А. Изучение ЭДЛ в растворах ПБГ в смешанных растворителях (дихлорэтан — дихлоруксусная кислота) показало [46], что увеличение доли деспира-лизующего компонента (дихлоруксусной кислоты), приводящее к конформационному переходу спираль — клубок [47, 48], в результате которого ПБГ становится типичным гибкоцепным полимером с равновесной жесткостью а 10 А, существенно изменяет электрооптические свойства растворов ПБГ. Экспериментальные данные (рис. 1 и 2) наглядно демонстрируют на примере одного и того же образца ПБГ весьма различные электрооптические эффекты в растворах жесткоцепного и гибкоцепного полимеров. Значения К, полученные для растворов ПБГ в дихлоруксусной кислоте, на четыре порядка меньше постоянных Керра для того же полимера в дихлорэтане (рис. 1). С другой стороны, для растворов ПБГ в дихлорэтане характерно наличие релаксационных явлений (рис. 2,а), тогда как в дихлоруксусной кислоте они практически не проявляются (рис. 2,6). [c.37]

Хотя большинство изученных спиральных Ь-полипептидов имеет стандартную дисперсию оптического вращения, характеризующуюся величиной Ьо, приближенно равной —630 ко = 212 м 1), некоторые Ь-полипептиды ведут себя аномально , и характерные для них величины Ьо отличаются от нормального значения не только по абсолютной величине, но и по знаку (табл. 15). Тогда сразу же возникает вопрос, отражает ли такое необычное поведение различие в направлении спиралей, различие в конформации или оно обусловлено сильными взаимодействиями боковых групп В настоящее время такие отклонения обнаружены для нескольких полипептидов. Данные, полученные при исследовании таких полипептидов, хотя и отрывочные, убедительно свидетельствуют о том, что необычные оптические свойства могут быть объяснены или сильными взаимодействиями между спиральным остовом и боковыми группами, под влиянием которых может изменяться, а может и не изменяться направление закручивания спирали, или образованием структурных элементов, отличных от а-спирали. Один из простых способов решения этого спорного вопроса заключается в изучении сополимеров, состоящих из остатков аминокислот, имеющих нормальные и аномальные свойства. Например, величина Ьо Для сополимеров р-бензил-Ь-аспартата и убензил-О-глутамата в растворителе, способствующем образованию спирали, лишь слегка отличается от Ьо для поли-у-бензил-О-глутамата, который имеет левую спираль [53—55]. Однако при включении в цепь поли-р-бензил-Ь-аспартата даже небольших количеств у-бензил-Ь-глутамата Ьо резко изменяет знак на противоположный, соответствующий правой спирали. Это свидетельствует о неустойчивости левой спирали Ь-аспартата. (Совсем недавно появилось сообщение о том, что направление спирали поли-р-бензил-Ь-аспартата можно изменить на противоположное введением нитрогрупны в пара-положение в бензольное кольцо боковой цепи [5, 6].) С другой стороны, у сополимеров Ь-тирозина и Ь-глутаминоБой кислоты наблюдается линейное изменение оптических свойств с изменением состава сополимера. Полагают, что оба гомополипептида имеют спирали одного и того же направления [57 ]. То же самое справедливо для поли-Ь-гистидина и поли-Ь-триптофана (табл. 15). Полагают, что поли-Ь-серин в водных растворах находится в виде Р-агрегатов, а не в форме а-спирали [58]. Существуют две уникальные аминокислоты — [c.106]

Всем белкам в водных растворах свойственно левовращение при длине волны В-линии натрия. За исключением белков группы коллагена [59], большинство из них имеет удельное вращение [а ]э в пределах от —20 до —70°, которое при полной денатурации понижается до (—80) — (—120) . Этот факт подтверждает существование в нативных белках каких-то общих для всех белков элементов структуры и позволяет считать, что в процессе денатурации происходит разрушение этих упорядоченных конформаций. После открытия а-спиральной конформации в синтетических Ь-полипептидах предположили, что та же спираль является одним из основных элементов структуры белков. И действительно, теперь это доказано методами рентгенографии для белков миоглобина и гемоглобина [47, 48, 50]. Однако совсем недавно Луззати и др. [61 ] высказали утверждение, что в разбавленных растворах молекулы поли-у-бензил-Ь-глутамата находятся в виде спирали Зю, а не а-спирали. Для этих исследований использовали метод рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами и другие физические методы. Это породило дискуссии относительно точности спиральных моделей, предложенных для синтетических полипептидов, поскольку Доти, Блоут и сотр. ранее представили убедительное доказательство существования а-спирали. В этой главе автор будет продолжать изложение, предполагая существование а-спирали. ДОВ как синтетических полипептидов, так и белков имеет много общего. И денатурированные белки, и полипептиды в конформации статистического клубка имеют простую дисперсию Друде, тогда как белки, принадлежащие к группе фибриллярных мышечных белков, по-видимому, являются копией спиральных полипептидов. Денатурация и переход спираль — клубок (раздел Г-6) вызывают заметное увеличение лёвовращения. С другой стороны, глобулярные белки, в структуру которых, как полагают, входят спиральные сегменты, также характери- [c.107]

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]

Применение светорассеяния для изучения конформационных превращений в макромолекулах до недавнего времени ограничивалось молекулами биополимеров и их моделей. Для сравнительно низкомолекулярных объектов (белки, полипептиды) измерения молекулярного веса обеспечивают при этом контроль за молекулярной дисперсностью раствора и ассоциативными явлениями на разных стадиях превращений (денатурация, ренатура-ция, переходы спираль — клубок). В качестве примеров можно сослаться на упомянутую выше работу Доти и сотрудников с поли-у-бензил-Ь-глутаматом [259] или на исследование превращений в поли-х-карбобензоксиме-тил-L-ци тeинe [491]. [c.253]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология