Гидратация динамические измерения

Для изучения гидратации фибриллярных белков использовали разнообразные экспериментальные методы калориметрический [1—3], диэлектрический [4], измерение динамических механических свойств [5, 6], измерение равновесного поглощения при сорбции [7—9], ИК-спектроскопия 10] и ядерный магнитный резонанс [11, 12]. [c.230]

Физико-химические методы, используемые для определения молекулярного веса белков, основаны на различных принципах и иногда дают сильно отличающиеся друг от друга результаты, толкование которых часто затруднительно и даже не всегда возможно. Это связано с тем, что результаты измерений зависят не только от величины и массы белковых молекул, но также и от их электрического заряда и формы. Последний фактор, в частности, имеет существенное значение в тех случаях, когда определяют скорость движения молекул, например скорость диффузии или скорость оседания в гравитационном поле. В то время как шарообразные молекулы в подобного рода опытах ведут себя закономерно, удлиненные нитевидные молекулы фибриллярных белков обнаруживают аномальное поведение. Отклонение от шарообразной формы приводит к увеличению коэффициента трения и соответственно — к снижению скорости диффузии. При определениях в концентрированных растворах, содержащих нитевидные молекулы, возникают и другие осложнения, зависящие от взаимных столкновений и временных связей молекул друг с другом. На результаты, полученные динамическими методами, влияет также гидратация частиц, поскольку движение молекул через растворитель будет замедлено, если поперечник их увеличится за счет гидратации. [c.48]

В последующих разделах результаты термодинамического исследования гидратации сравниваются с данными других статических измерений ИК-спектроскопии, ЯМР и рентгенографии. Динамические измерения рассмотрены в следующем разделе. [c.123]

Многие результаты теоретических и экспериментальных работ по гидратации ионов (некоторые из этих работ приведены в табл. 2 и 3) можно интерпретировать на основе современных представлений о структурных и динамических свойствах воды. Особый интерес представляет способность некоторых ионов разрушать структуру воды, образовывая с ней комплексы, включаться в существующую структуру воды, увеличивать или уменьшать степень упорядочения растворителя на значительном расстоянии. Ионы классифицируются как "структуроразрушители" и "структурообразователи" в зависимости от того, разрушают ли они структуру воды с образованием менее специфической структуры со слабой координацией молекул, стабилизируют существующую структуру или же приводят к новой гидратной структуре с сильной координацией. Однако такое разделение не всегда оправдывается в различных измерениях. В настоящее время почти нет сомнений в том, что в растворе могут существовать гидратированные группы со специфической локальной координацией ионов и молекул воды. Некоторые ионы могут разрушать структуру воды путем комбинации кулоновского взаимодействия, поляризационных и стерических факторов. Так, имеются свидетельства того (табл. 3), что ионы с сильными полями образуют гидратные комплексы с ближним порядком, аналогичным порядку в соответствующих кристаллогидратах, но с различной степенью ковалентного связывания иона ме-тадла с кислородом воды. Сильные поля таких ионов могут вызывать упорядочение растворителя за первым гидратным слоем. Имеются также данные, указывающие на то, что при низких концентрациях и температурах "водоподобные" области могут сосуществовать с гидратированными ионами. Такие ионы также увеличивают среднюю энергию активации диффузии молекул И jO и действуют как "положительные гидрататоры", по терминологии Самойлова [3, 4]. С другой стороны, большие ионы с низким зарядом могут разрывать структуру воды, вызывая уменьшение средней энергии активации диффузии, т.е. действуя как "отрицательные гидрататоры". Очевидно также, что в некоторых случаях (табл. 3) ионы могут включаться (путем внедрения или замещения) в существующую структуру воды и при этом не разрушать ее. [c.194]

Пояснения. Динамические свойства обнаруживают изменения при уровнях гидратации выше 0,4 г воды/г белка, что соответствует моменту завершения изменений статических свойств. Вследствие того что последние отражают формирование монослоя воды вокруг молекулы белка, дополнительная вода, обнаруживаемая при измерении динамических свойств, представляет собой воду многослойного покрытия. Кроме того, гидратация в значительной степени влияет на некоторые кинетические свойства. Следует ожидать более сложной зависимости от степени гидратации для динамических свойств, чем для статических. Все статические свойства (по крайней мере термодинамические) имеют простую молекулярную основу. Разнообразные переходные состояния, управляющие кинетикой, напротив, должны непременно отличаться друг от друга. В самом деле, замечательно, что согласие между данными динамических и статических измерений оказывается таким хорошим при определении последовательности стадий во время протекания процесса гидратации. Как отмечено выше, каждый из методов— ЯМР-спектроскопия, измерения диэлектрической релаксации, ЭПР-спектроскония и измерения ферментативной активности — определяет одну или более стадий процесса гидратации, что проявляется при измерении статических свойств. [c.130]

Д. Конденсация воды над наиболее слабо взаимодействующими участками поверхности (неполярными областями) приводит к образованию многослойного покрытия при степени гидратации 0,4 г воды/г белка. На поверхности белка вода должна располагаться особым локальным образом для достижения высокого значения степени покрытия в расчете на одну молекулу адсорбированной воды. Конденсация является главным этапом процесса гидратации. Это видно из результатов измерения теплоемкости, т. е. статических измерений, и является тем пунктом, с которого начинается изменение динамических свойств (диэлектрической релаксации, времени корреляции для спиновой метки, ферментативной активности). Подвижность системы белок — вода резко увеличивается после завершения формирования монослоя. [c.134]

Циально обсужден в разд. 5.2. Однако уже здесь необходимо отметить один принципиальный дефект рекомендаций [88]. Если рассмотренные выше рекомендации НБС по стандартизации измерений pH, а также предложения Бейтса и Алфенаара в области стандартизации ионометрии [82] базировались на достаточно близком совпадении значений у , получаемых в результате применения различных независимых предположений, то рекомендации [88] основаны на единственной экстратермо-динамической модели — модифицированной теории гидратации ионов Стокса — Робинсона. Это не позволяет судить ни об адекватности рекомендуемых величин понятию химической активности ионов одного вида, ни о границах применимости предлагаемого метода. С целью выяснения этих вопросов и определения ближайших перспектив физически обоснованной стандартизации ионометрических измерений ниже будут рассмотрены наряду с методом Бейтса — Робинсона также и другие методы определения химической активности ионов, предложенные разными авторами, и сопоставлены получаемые на основе этих методов результаты. [c.58]