Денатурация биополимеров

О конформационной изменчивости макромолекулярных лигандов см. Кушнер В. Т. Конформационная изменчивость и денатурация биополимеров.— Л. Наука, 1977.- Прим. перев. [c.185]

Денатурация биополимеров под действием давления [c.132]

Плавление — денатурация биополимеров под действием тепла. [c.542]

В результате ионного обмена изменяются как свойства растворов, так и свойства полиэлектролита. Последнее очень важно при исследовании биополимеров. Например, замена противоионов в нуклеиновых кислотах приводит к изменению температуры денатурации, вязкости растворов и т. д. [c.213]

Денатурация — разрушение пространственной структуры биополимера (например, белка), приводящее к утрате и.м биологических свойств. [c.436]

В КИСЛОЙ области pH (рН<2) адсорбция белков также может уменьшаться вследствие протонирования силанольных групп и устранения тем самым отрицательного заряда поверхности. В данном случае проблемы представляют очень малый ЭОП и возможная денатурация белков. Использование крайних значений pH для анализа биополимеров ограничивает селективность системы, поскольку разница в зарядах анализируемых веществ заметно уменьшается. Кроме того, выгодно иметь в качестве свободно изменяемого параметра значение pH. Скорость движения заряженных проб в КЗЭ определяется степенью их ионизации, которую можно легко регулировать величинами pH. Наилучших результатов можно достичь, выбирая высокие [c.66]

Широко применяемый для изучения биополимеров метод гель-электрофореза основан на различной подвижности макромолекул и их фрагментов в электрическом поле. Для разделения и исследования белков гель-электрофорез производится с додецилсульфатом натрия (ДСП), который связывается с молекулой белка, вызывая ее денатурацию. Подвижность молекулы в геле, на который наложено электрическое поле, зависит не только от заряда, но и от размеров молекулы (диффузионный эффект). [c.33]

В-третьих, многие компоненты обладают очень низкой устойчивостью. Часто задача состоит в том, чтобы выделить тот или иной биополимер в нативном, т.е. сохраняющем биологическую активность, состоянии. Между тем многие белки и высокополимерные нуклеиновые кислоты при умеренных температурах и незначительных изменениях pH среды подвержены необратимому изменению конформации — денатурации, которая обычно сопровождается потерей биологической активности — инактивацией. Кроме того, в клетках часто находятся ферменты, способные разрушать те или иные вещества. В первую очередь это относится к белкам и нуклеиновым кислотам, так как клетки обычно содержат ферменты, способные катализировать гидролиз этих биополимеров, — протеазы и нуклеазы. В неповрежденных клетках эти ферменты преимущественно сосредоточены в специальных гранулах — лизосомах. Однако при разрушении клеток или тканей, которое всегда предшествует началу работ по выделению интересующих исследователя веществ, лизосомы обычно разрушаются, ферменты выходят наружу, что приводит к быстрому разрушению биополимеров уже в исходной биомассе. [c.231]

Денатурация — разрущение пространственной структуры биополимеров (например, вторичной и третичной структуры белка) под влиянием химического или физического воздействия, приводящее к частичной или полной потере естественных свойств, в том числе биологической активности. [c.92]

Активацию рассматривают как суммарный результат физико-химических процессов реорганизации структуры и снижения стабильности макромолекул и мембран. Их термодинамические и кинетические характеристики сходны с показателями тепловой денатурации белков и плавления нуклеиновых кислот. Все химические реагенты и воздействия, вызывающие активацию, влияют на структурную организацию клеточных биополимеров и мембран. Активация спор при низких значениях pH происходит в той же зоне, где и денатурация белков. Основной итог активации — подготовка клетки к следующему этапу прорастания - инициации. [c.107]

ДЕНАТУРАЦИЯ ж. Разрушение пространственной структуры биополимеров, приводящее к утрате ими биологически активных свойств происходит под действием тепла, химических агентов и т.п. [c.121]

Из ряда исследований молекул биополимеров можно сослаться на работу [8], где по величине определяли изменение гидродинамического радиуса Яо молекул РНК-азы в процессе химической и тепловой денатурации (рис. 6). Для частиц вируса табачной мозаики (ВТМ) был определен коэффициент поступательной диффузии Ви, равный по данным различных авторов [2 [c.55]

Современные представления о структуре биополимеров позволяют утверждать, что денатурация может быть охарактеризована как необратимая конформация молекул белка, приводя- щая к изменению вторичной и третичной структуры, часто превращая макромолекулу белка в свернутый клубок. [c.145]

Так как оптическая активность пропорциональна содержанию асимметрического мономера, то при анализе сополимеров из оптически неактивных и активных мономеров можно определить соотношение реакционной способности мономеров [641—643]. Как и в случае биополимеров, по хироптическим свойствам оптически активных синтетических полимеров можно определить их скорости изомеризации, рацемизации и денатурации. [c.98]

Недавно было показано [33], что в органических растворителях можно солюбилизировать также и относительно высокие концентрации биополимеров-ферментов. Важно то, что фермент практически полностью сохраняет при этом каталитическую активность и специфичность. По идимому, молекула фермента, будучи включенной в обратную мицеллу (рис. 13.8), защищена против денатурации (разворачивания ее структуры) тем, что поверхность раздела "фаз" между белковой глобулой (или соответственно ее поверхностным слоем воды) и органическим растворителем стабилизирована молекулами ПАВ. В итоге биокатализатор непосредственно может и не контактировать с неблагоприятной для него органической средой, находясь в своеобразном микрореакторе, содержащем всего лишь несколько сотен или даже десятков молекул Н2О на молекулу фермента. [c.244]

От ДЛИНЫ, объема и взаиморасположения радикалов аминокислот, составляющих белковую молекулу, зависят объем, форма и рельеф поверхности белковой частицы. Радикалы гли, ала, вал, лей. иле. фен та три неполярны, а остальных аминокислот—полярны в той или иной мере. Это определяет степень растворимости белков р различных растворителях. Таким образом, разнообразие радикалов аминокислот по химической природе и физическим свойствам тесно связано с полифункциональностью и специфическими особенностями белковых тел. Именно эти свойства выделяют белки из ряда других природных биополимеров и наряду с другими особыми их качествами (биокаталитическая активность, образование сложных комплексов с другими биополимерами, способность образовывать надмолекулярные структуры, денатурация и ренатурация, динамические переходы между глобулярным и фибриллярным состоянием, неисчерпаемое разнообразие и вместе с тем высокая специфичность структуры молекул и т. п.) обеспечивают им роль материальной основы жизненных процессов. [c.44]

Таким образом, константа скорости инактивации А / = к , является характеристикой состояния биополимера. Если происходят какие-либо структурные изменения полимера, то они могут проявиться в константе скорости перехода Е в /. Процесс, приводящий к инактивации фермента, может иметь различную физико-химическую природу. Наиболее общим и наиболее часто наблюдаемым эффектом является тепловая денатурация белка, представляющая собой существенную перестройку макромолекулы, изменение третичной и частично вторичной структуры. [c.231]

Однако для большого числа, а возможно, и для большинства функционально активных белков и нуклеиновых кислот могут проис.чодить и глубокие изменения конформации, приводящие к новой структуре с резко отличающимися от ис.чод-ной свойствами, в том числе способностью выполнять определенные биологические функции. Такие изменения могут существенно повлиять на взаимное расположение групп, участвующих в узнавании специфического лиганда, либо усиливая, либо ослабляя взаимодействие с этим лигандом. Одним из таких изменений является денатурация биополимера, что, как правило, приводит к полностью неактивным молекулам, причем нередко это Изменение оказывается необратимым. Однако это может быть и пере.чод в новую определенную структуру, достаточно резко отличающуюся от исходной, но имеющую свой структурный облик, подвер- [c.114]

Изменение теплоемкости АСр и энтальпии АН в области тепловой денатурации биополимеров (по Г. М. Мревлишвили, 1981) [c.179]

Чувствительность современных микрокалориметров такова, что они регистрируют изменение теплового потока до 10 Вт. На рис. VII. 10 приведены типичные кривые изменения энтальпии АН и теплоемкости в области тепловой денатурации биополимеров. Весь температурный интервал (Т1,Т2) разделяется на две области денатурационную (Т4,Т2) и неденатурационную (Г1,Г((). Внутри каждой из этих областей соотношение форм А VI В меняется в каждой точке перехода в зависимости от температуры образца. В процессе тепловой денатурации происходит изменение теплоемкости биополимера при переходе его от нативного (спиральное, глобулярное) состояния в денатурированное (клубкообразное). Изменение энтальпии этого перехода вычисляется по формуле [c.179]

В заключение отметим, что для изучения тепловых эффектов процессов денатурации белков и нуклеиновых кислот и взаимодействия этих биополимеров с ионами металлов и гидроксония в последнее время щироко и успешно применяется микрокалори-метрия. Тепловые эффекты этих процессов довольно малы. Так, теплота денатурации (т. е. перехода спираль—клубок) ДНК составляет около 4,0 ккал на моль мономерных единиц. Поскольку исследования обычно проводятся при концентрациях биополимеров порядка 10 М (в расчете на мономерные единицы), а объемы составляют 1—2 мл, измеряемые теплоты крайне малы (де- [c.47]

Следующий этап — выбор между сильным и слабым ионообменником. Для низкомолекулярных ионов и цвиттерионов предпочтение, как правило, следует отдать сильным ионообменным мелкопористым смолам высокой емкости. Для биополимеров, с их склонностью образовывать многоточечные связи с обменником, предпочтение следует отдать слабому ионообменнику. Даже если биополимер и удается элюировать с сильного ионообменника, то приходится использовать очень высокие концентрации соли, что, как правило, неудобно для его последующей очистки или исследования. Об опасности многоточечных связей биополимера с обменником в свете возможности его денатурации было сказано достаточно. [c.287]

ДЕНАТУРАЦИЯ. Макроструктура белка определяется весьма хрупким равновесием между различными силами притяжения и отталкивания, которые действуют между этим биополимером и окружающей его водной средой. Стоит только нарушить это равновесие, как вся структурная организация полипептида, кроме первичной, исчезнет ппыми словами, произойдет денатурация. В зависимости от степени нарушения структуры и от природы белка денатурация может быть либо обратимой, либо необратимой. Классическим примером необратимой денатурации является коагуляция яичиого белка при варке яиц, когда яичный альбумин (белок) претерпевает тепловую денатурацию. [c.412]

Дифференциальная спектроскопия впервые была использована для сопоставления электронных спектров биополимеров, претерпевающих переходы на молекулярном уровне (денатурация белков, переходы спираль — клубок в полипептидах или ДНК и т. п.). Современные спектрометры позволяют сразу получать дифференциальные спектры, что удобно и для исследований процессов полимеризации можно осуществлять непрерывный мониторинг полимеризующейся системы вместо отбора проб или использования не слишком надежного дилатометрического метода. [c.320]

Для понима1 ИЯ оптической активности нуклеиновых кислог необходимо рассмотреть явление индуцированной оптической активности (ИОА). Симметричные, т. е. лишенные хиральности, молекулы красителей, будучи присоединены к а-спиральным полипептидам, обнаруживают АДОВ и КД в областях собственного поглощения. Этот эффект исчезает при денатурации комплекса а-спирали с красителем. Эффект объясняется взаимодействием молекулы красителя с пептидным остатком вблизи асимметричного центра. О том же свидетельствует ИОА просте-тических групп и коферментов. АДОВ и КД в области поглощения пиридоксальфосфата — кофермента аспартатаминотрансферазы-i( . 184) послужили источником информации о структуре активного центра этого фермента. На рис. 5.19 показаны кривые АДОВ дезоксигемоглобина, оксигемоглобина и карбоксигемоглобина в областях поглощения простетической группы гема, которая сама по себе симметрична (см. с. 50). Под влиянием хиральности биополимера возникает оптическая асимметрия электронной оболочки хромофора. В строгой теории ИОА необходимо рассмотрение колебаний атомных ядер, решение электронно-колебательной задачи. [c.157]

Экспериментальную информацию об ЭКВ может дать систематическое исследование изменений химических (электронных) свойств биополимера, вызванных изменением лиганда или кофактора, и наблюдение возникающих при этом изменений конформационных свойств макромолекулы как целого. Такое исследование было проведено на системах аспартатаминотрансфераза (ААТ)—лиганд (кофактор) [135, 147, 148]. Изучалась денатурация в растворе мочевины апофермента, нормального холофер- [c.409]

Хорошо известно (см., например, [8—11]), что молекулы биополимеров в растворе могут обладать различными конформациями в зависимости от температуры, состава растворителя, концентрации водородных и других ионов в нем. Так, молекулы ДНК и синтетических полинуклеотидов в растворе могут либо иметь структуру двойной спирали, стабилизуемой внутримолекулярными водородными связями и силами ван-дер-ваальсового взаимодействия (диполь-дипольными и дисперсионными), действующими между гидрофобными группами, либо находиться в конформации статистического клубка, в которой отсутствует упорядоченная система внутримолекулярных водородных связей. Синтетические полипептиды, в том числе полипептиды, несущие ионизуемые группы, как например поли-Ь-глутаминовая кислота, поли-Ь-ли-зин, также могут находиться либо в стабилизуемой внутримолекулярными водородными связями и ван-дер-ваальсовыми силами спиральной конформации, либо в конформации клубка. Глобулярные белки обладают компактной структурой, стабилизованной гидрофобными взаимодействиями и характеризующейся в ряде случаев наличием спиральных областей при денатурации компактная структура разрыхляется, спиральные области разрушаются. [c.19]

Как известно, молекулы белка построены из большого числа аминокислот. Поэтому при изучении структуры белка методом ИК-спектроскопии нельзя просто воспользоваться теми данными, которые были получены при исследовании полипептидов. В работе [137] изучали зависимость конформации от состава аминокислот для тех синтетических полипептидов, которые моделируют составные части белков. Было показано [1895, 1896], что при денатурировании дезоксирибонуклеиновых кислот в их спектрах исчезают полосы при 1645 и 1680 см и вместо них появляются полосы при 1660 и 1690 см- . Первые две полосы соответствуют регулярным водородным связям между звеньями пурина и пиримидина, которые придают прочность двойной спирали. Исследования проводили с использованием растворов в тяжелой воде. В работе [136] обсуждается необходимость спектроскопического изучения биополимеров, находящихся в Н2О и ВгО, поскольку эти жидкости являются их естественными растворителями. Там же рассмотрены соответствующие методики исследования. Изучены конформацион-ные изменения, происходящие при денатурации белков плазмы крови [1314, 1315J. Исследованы колебания пролинового кольца в пoли-L-пpoлинe [257, 259], который является составной частью многих белков. Был сделан вывод, что полосу при 1440 см можно использовать только для определения содержания остатков иминокислот в молекуле полипептида. [c.344]

Эти вопросы, естественно, рассматривались и при составлении плана настоящей монографии, посвященной жидкокристаллическому состоянию полимеров. Ответ на первый вопрос связан с оценкой того, насколько новой является эта область науки о полимерах. Собственно жидкокристаллическое состояние биополимеров отмечалось уже сравнительно давно в связи с объяснением причин высокой структурной организации белков и их комплексов с другими соединениями в организмах. В то же время сложность строения белков и трудность их выделения без разрушения и видоизменения (в частности, без денатурации) не позволяли провести модельные эксперименты для установления теоретических основ образования таких высокоорганизованных структур. Только после синтеза и детального исследования искусственных аналогов полипептидов, в первую очередь иоли-у-бeнзил-L-глyтaмaтa и подобных ему соединений, оказалось возможным провести корректные эксперименты, которые стимулировали разработку теории самоупорядо-чения полимеров с образованием мезофазы. Результаты исследований на новом, более простом по химическому [c.6]

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]

Температурная денатургщия. Белковые глобулы претерпевают переходы типа порядок - беспорядок в относительно малом интервале возмуш аюш ей переменной (температура) и в этом смысле напоминают фазовые переходы первого рода. Простая термодинамическая трактовка температурных переходов биополимеров состоит в том, что денатурацию рассматривают как обычную мономолекулярную реакцию перехода из нативной формы А в денатурированную форму В А В. В прямых калориметрических измерениях тепловых эффектов определяют изменение энтальпии, сопровождаюш ее эти переходы. Простейшая термодинамическая интерпретация калориметрических данных основана на уравнении Кирхгофа зави- [c.178]

Эффект Холла — возникновение поперечного электрического поля и разности потенциалов в образцах (металлы, полупроводники, электролиты, биополимеры), по которым проходит электрический ток, при помещении их в магнитное поле, перпендикулярное направлению тока [26, 37]. Эффект обнаруживается на препаратах синтетических олиго- и полипептидов, циго-хрома С, гемоглобина, ДНК фага Т4, на нативных спорах Ba illus subtilis [63] и пигментном эпителии глаза лягушки [64 . После денатурации гемоглобина и ДНК эффект не регистрируется [63]. Наличием эффекта Холла объясняется феномен асимметрии люминесцентного свечения ядер лейкоцитов [c.158]

Чрезмерно категоричные и безапелляционные выводы, еде- ланные иа первых порах при применении физических методов для определения состояния воды в растении, после их проверки и уточнения потребовали пересмотра. Прежде всего эти выводы противоречат основополагающему для молекулярной биологии представлению об участии воды в формированн нативной конформации биологических макромолекул и в их фуикционирова-пии. Если принять, иа основе данных, полученных с помощью физических методов, что структура воды практически не меняется даже при денатурации, то не может быть и связанного с водой вклада в свободную энергию сворачивания белковой глобулы в компактную структуру и тем более в измеиеиие ее конформации в процессе функционирования. В этой связи были тщательно проанализированы результаты, полученные при применении калориметрии, гравиметрии, диэлектрической спектроскопии, инфракрасной спектроскопии, различных разновидностей метода ЯМ.Р, и показано, что эти методы не учитывают слабосвязанную воду, вклад которой в свободную энергию системы сопоставим с вкладом прочносвязанной воды, либо они приводят вообще к неверным результатам из-за использования при их интерпретации некорректных предпосылок. С учетом динамических характеристик макромолекул показано, что количество связанной воды в биологических объектах значительно превышает ранее приведенные оценки и, в общем, находится в соответствии с представлениями об участии воды в формировании нативной конформации биополимеров и в их функционировании. Согласно этим данным, в живых клетках существуют по крайней мере две фракции прочносвязаиной и две фракции слабосвязанной воды [86—89]. [c.39]

Механизмы формирования третичной и четвертичной структур более сложны и противоречивы. Ясны лишь некоторые их аспекты. Ряд третичных структур белков и нуклеиновых кислот может in vitro образовываться самопроизвольно. Эти эксперименты проводятся по следующей схеме биополимер с нативной третичной структурой подвергают максимально возможной денатурации, затем денатурирующее воздействие устраняют и наблюдают восстановление структуры или функциональной активности. Насколько мож- [c.30]

Одна из наиболее трудных и интересных задач биохимии — это выяснение физических основ строения белковых молекул, отличающихся тонкой организацией и высокой специфичностью. Эта задача приобретает особое значение из-за того, что биологическая активность таких макромолекул чувствительна к изменениям их пространственной конформации. Так как биологические полимеры способны разворачиваться (например, при нагревании или обработке мочевиной) и затем снова сворачиваться, возвращаясь в исходное состояние, разумно предположить, что в основном конформации, принимаемые различными биополимерами, наиболее выгодны термодинамически. Некоторые данные, подтверждающие эту гипотезу, были получены в серин экспернмеитов, выполненных Анфинсеном и др. (1961 г.). Эти исследования показали, что даже при разрыве всех четырех дисульфидных связей рибонуклеазы и полной ее денатурации мочевиной после удаления мочевины и реокисления дисульфидных мостиков белок снова приобретает правильную нативную конформацию [c.237]

Химическая чистота носителя и однородность силанольных групп существенно влияют на разрешающую способность колонны, денатурацию и необратимую адсорбцию биополимеров и основных соединений. Такие соединения в большом ассортименте представлены как компоненты субстанций лекарственных препаратов. Такие сорбенты, как Kromasil, Luna, Prontosil отличаются высокой химической чистотой. Содержание ионов Na " и Al " не превышает 20 мкг/г, а ионов железа — 40. Эта особенность наряду со специальной технологией подготовки матрицы обеспечивает высокую однородность поверхности как по химическому составу, так и по состоянию гидроксильных групп. [c.458]

Изучению механизма адсорбции биополимеров на различных поверхностях посвящено огромное число экспериментальных и теоретических работ и написано значительное количество обзорной литературы и книг. Для ознакомления с последними достижениями в данной области см. [518-521]. Несмотря на интенсивные исследования в силу исключительной сложности процесса многие аспекты механизма адсорбции белков являются спорными и не вполне разрешенными. Согласно общепринятым представлениям [515], начальными процессами неспецифической сорбции белков являются гидрофобные взаимодействия между поверхностью и гидрофобными участками белка. Первичная адсорбция в значительной степени обратима и связь белка с поверхностью несильная. Однако вслед за первичной адсорбцией может последовать частичная денатурация и разворачивание белковой глобулы, что приводит к увеличению силы взаимодействия белка с поверхностью и необратимости адсорбции. Для реальных биологических жидкостей, содержащих сотни белков и других веществ, ситуация значительно усложняется благодаря конкурентным адсорбционным и постадсорбционным взаимодействиями, что усложняет исследование и описание происходящих процессов. [c.497]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология