Белки форма макромолекул

Среди высокомолекулярных соединений важное место занимают белки. Они играют основную роль во всех жизненных процессах, а продукты их переработки — в технике и производстве. Белки являются полимерными электролитами, так как их молекулы содержат ионогенные группы. Поэтому растворы белков имеют целый ряд особенностей по сравнению с растворами других полимеров. В состав молекул белков входят разнообразные а-аминокислоты, в общем виде формула их строения может быть записана в форме КНг — К — СООН. В водном растворе макромолекула представляет амфотерный ион КНз — К — СОО . Если числа диссоциированных амино- и карбоксильных групп одинаковы, то молекула белка в целом электронейтральна. Такое состояние бедка называют изоэлектрическим состоянием, а соответствующее ему значение pH раствора — изоэлектрической точкой (ИЭТ). Чаще всего белки — более сильные кислоты, чем основания, и для них ИЭТ лежит при pH < 7. При различных pH изменяется форма макромолекул в растворе. В ИЭТ макромолекулы свернуты в клубок вследствие взаимного притяжения разноименных зарядов. Б кислой и щелочной средах в макромолекуле преобладают заряды только одного знака, и вследствие их взаимного отталкивания молекулы распрямляются и существуют в растворе в виде длинных гибких цепочек. Поэтому практически все свойства растворов белков проходят через экстремальные значения в изоэлектрическом состоянии осмотическое давление и вязкость минимальны в ИЭТ и сильно возрастают в кислой и щелочной средах вследствие возрастания асимметрии молекул, минимальна также способность вещества к набуханию, оптическая плотность раствора в ИЭТ максимальна. Изучение всех этих свойств используется для определения изоэлектрической точки белков. [c.443]

По форме макромолекул белки разделяются на фибриллярные и глобулярные. Фибриллярные белки состоят из макромолекул, имеющих вид тонких вытянутых нитей. В эту группу входят белки мышечных тканей и кожных покровов, белки волос, шерсти, шелка. При комнатной температуре эти белки нерастворимы в воде, но могут набухать в ней. При повышенной температуре некоторые из них (желатин) растворяются с образованием очень вязких раство- [c.261]

Хотя измерения вязкости белковых растворов не дают непосредственно знаний размера и формы макромолекулы, этот метод является одним из простейших приемов изучения молекулярных параметров. По результатам измерения вязкости растворов эллипсоидальных и стержневых молекул оказывается возможным вычислить отношение длины молекул к их толщине, а для фибриллярных белков определить и их абсолютные размеры. С другой стороны, вязкость разбавленных растворов белка является функцией их молекулярного веса. Правда, определить молекулярный вес по одним лишь данным о вязкости нельзя. Однако можно установить прямое соответствие между молекулярным весом, определенным другими методами, и вязкостью. Наконец, измерения вязкости особенно наглядно показывают изменения в молекулярной структуре, происходящие при денатурации белковых молекул, их агрегации или разъединении на субъединицы. [c.134]

Другой специфической особенностью растворов высокомолекулярных веществ, в частности белков, является зависимость формы макромолекулы от pH среды. Макромолекулы белка в зависимости от pH среды заряжаются в растворе положительно или отрицательно за счет диссоциации их ионогенных групп — NHg и —СООН. В кислой среде макромолекулы белка диссоциируют по основному типу [c.361]

В химии высокомолекулярных соединений форма макромолекулы приобретает очень важное значение. Так, макромолекула линейного полимера в зависимости от геометрии элементарных звеньев и порядка их чередования (если они различаются по химическому составу и стереометрии) может по своей форме приближаться к жесткой палочке (полифенилены, полиацетилены), свертываться в спираль (амилоза, нуклеиновые кислоты, пептиды) или в клубок — глобулу (глобулярные белки). В зависимости от формы макромолекулы линейные полимеры могут значительно различаться по свойствам. Но в то же время они имеют ряд общих свойств, характерных именно для линейных полимеров, которые отличают их от полимеров с иной геометрической формой молекул. [c.47]

Опыт показывает, что в изоэлектрическом состоянии вязкость белков наименьшая. Это связано с изменением формы макромолекул, так как макромолекулы в развернутом состоянии придают растворам более высокую вязкость, чем макромолекулы, свернутые в спираль или клубок. [c.340]

Метод измерения интенсивности рассеяния света в применении к растворам белков и полимеров стал одним из точных количественных методов, позволяющих определить такие важные характеристики, как молекулярный вес, размер и форму макромолекул, а также термодинамические параметры межмолекулярного взаимодействия в растворах [139—142]. [c.80]

Полимеры представляют собой неоднородные системы в отношении как формы макромолекул, так и молекулярных масс. Такая физико-химическая неоднородность определяется условиями синтеза и очистки полимера. В отличие от низкомолекулярных соединений полимеры представляют собой смесь макромолекул различной молекулярной массы, часто различающихся даже по химическому составу (сополимеры, производные целлюлозы и хитозана, белки). Полимерные материалы (волокна, пленки) могут быть изготовлены и из смесей полимеров. [c.16]

Многие вещества входят в живые организмы в форме макромолекул, полимеров с высокой молекулярной массой. Биополимеры можно подразделить на три большие класса белки, углеводы и нуклеиновые кислоты. В пище животных белки, углеводы и молекулы из класса соединений, называемого жирами, служат важнейшими источниками энергии. Кроме того, полимерные углеводы выполняют функции важнейших строительных материалов, придающих форму растительным организмам, а [c.443]

Поскольку белок обычно является более сильной кислотой, чем основанием, то изоэлектрическая точка его лежит при pH ниже 7. Иначе говоря, для достижения изоэлектрической точки в растворе белка должнО содержаться некоторое количество кислоты, подавляющее избыточную ионизацию кислотных групп. Так как в изоэлектрической точке число взаимодействующих ионизированных основных и кислотных групп в молекуле одинаково, то гибкая макромолекула в этом состоянии свернется в клубок. Плотность клубка вследствие сил притяжения между разноименно заряженными группами будет больше той плотности, которая отвечает наиболее статистически вероятной форме макромолекулы или максимальной ее энтропии. [c.469]

При низких значениях pH среды макромолекулы белка диссоциируют только по основному типу и, следовательно, по всей их длине расположены только положительные заряды, электростатическое отталкивание которых выпрямляет скрученные макромолекулы. В большом избытке кислоты из-за высокой концентрации посторонних ионов степень диссоциации белка уменьшается и макромолекулы вновь скручиваются в клубки. Аналогичная картина наблюдается в щелочной и сильно щелочной средах. С изменением формы макромолекул, естественно, связано и изменение ряда свойств раствора высокомолекулярного соединения. Например, вязкость раствора высокомолекулярного соединения с выпрямленными макромолекулами больше, чем с макромолекулами, скрученными в плотные клубки. [c.362]

Особенностью важнейших биологических полимеров — белков и нуклеиновых кислот — является постоянство жестких конформаций цепи, приводящее к значительным отклонениям формы макромолекул от обычного клубка. Причины этих особенностей заключены в довольно сложном химическом составе даже простейших биополимеров. Полимерная цепочка содержит большое число групп различной природы и, образно говоря, различной растворимости. Взаимодействия нерастворимых (в данном растворителе) звеньев приводят, как мы уже видели, к возникновению устойчивых внутримолекулярных связей. В простейших [c.76]

Заполняют капиллярные трубки погружением в жидкую реакционную смесь, приготовленную для получения ПААГ. Под действием капиллярных сил жидкость заполняет трубки. При достижении специальной отметки капилляр сверху плотно закрывают и переносят в емкость с раствором смеси белков, подвергаемых электрофоретическому анализу. После погружения нижнего. конца капилляра в раствор и открытия верхнего конца происходит полное заполнение капилляра. Заполненные таким образом капиллярные трубки помещают в аппарат для микроэлектрофореза. При создании электрического поля в аппарате происходит разделение белков в соответствии с величиной заряда, размером и формой макромолекул. [c.66]

Несмотря на то что использованные методы были весьма различными, полученные результаты, в общем, довольно хорошо согласуются между собой (для одного и того же белка). Установлено, что молекулярные веса различных протеинов колеблются от 6000—12 ООО до нескольких миллионов и даже до десятков миллионов, чаще всего от 20 000 до 90 000. Форма макромолекул найдена весьма различной от частиц почти шарообразных, лишь несколько удлиненных, до вытянутых, нитевидных. В первом случае говорят о глобулярных белках, во втором — о фибриллярных. Большинство ферментов и других специфически активных протеинов представляет собой глобулярные белки. Обычно, характеризуя форму белковых частиц и степень их асимметрии, условно пользуются представлением о гидродинамически эквивалентном эллипсоиде, приближенно принимаемом за форму молекулы белка. При этом указывают величину отношения размеров его полуосей — s/a. Здесь в — продольная и а — поперечная полуоси. Величина е/а колеблется у различных белков примерно от 1 до 200. У глобулярных белков (в том числе ферментов) она обычно составляет от 1—2 до 4—6. Следует отметить, что истинные формы белковых молекул далеко не ясны и поэтому величины подобного рода имеют в определенной мере условный характер. [c.31]

Химически все белки являются полиэлектролитами, что затрудняет их исследование. Так, например, при изменении величины pH изменяется форма макромолекул это явление было более подробно исследовано для синтетических полимеров вполне определенного строения (растворы полиакриловой кислоты). [c.103]

Казеин относится к глобулярным белкам, и линейные макромолекулы его не обладают вытянутой формой, характерной почти для всех волокнообразующих полимеров. В процессе переработки глобулярные макромолекулы казеина вероятно раскручиваются и принимают более вытянутую форму. Если бы такие, изменения формы макромолекул не имели места, получение волокна, обладающего достаточной прочностью, из глобулярных белков не представлялось бы возможным. Несомненно также, что при вытягивании волокна происходит некоторая ориентация макромолекул. [c.239]

Макромолекулы зеина имеют сильно изогнутую форму. При растворении зеина в растворе соды происходит денатурация белка, и макромолекулы его приобретают более вытянутую форму. Такой раствор используют для формования волокна. После формования волокно подвергают дублению и вытягиванию. [c.256]

Различная форма макромолекул характерна также для белков. Казеин и зеин, молекулярные цепи которых имеют линейную и сравнительно вытянутую форму, используются для получения искусственных волокон. Применять же для этого фибрин, несмотря на его высокий молекулярный вес, не представляется возможным, так как макромолекулы его имеют сферическую форму. [c.36]

Благодаря образованию различных пространственных структур форма макромолекул белков может быть самой разнообразной от нитевидной до шаровидного клубка. Вполне понятно, что и свойства белков будут соответственно очень сильно различаться. [c.432]

Разрешение на карте электронной плотности зависит от качества кристалла и совокупности накопленных данных. В свою очередь уровень информации о деталях структуры кристалла определяется разрешением карты электронной плотности. При разрешении 10 А обычно бывает трудно заключить, где же одна молекула в кристалле кончается, а другая начинается. Это понятно, так как обычно небольшие белки имеют диаметр всего 30 А, а тесный контакт- между макромолекулами в макромолекулярном кристалле не является чем-то необычным. Пространственное распределение электронной плотности отдельной молекулы белка или нуклеиновой кислоты можно определить при разрешении 6 А. Это разрешение позволяет получить общее представление о форме макромолекулы и таких характерных особенностях, как наличие в ней углублений и карманов. Данные рентгеноструктурного анализа с таким разрешением сравнимы с лучшими результатами, полученными с помощью фурье-преобразования изображения кристаллического образца в электронном микроскопе. [c.186]

Кинетика химических реакций в цитоплазме обусловливается сложным сочетанием факторов, среди которых структурные особенности цитоплазмы имеют большое значение. Белки цитоплазмы благодаря разнообразию их строения, химической природы, гетерополярности могут вступать в безграничное количество реакций с различными веществами, которые содержатся в цитоплазме или поступают извне. В результате этих реакций может измениться форма макромолекулы, что приведет к изменению ее химической активности. Таким образом, изменчивость свойств белков — важная особенность живого вещества. [c.52]

Пасынский, Бреслер, Талмуд, Афанасьев и другие), макромолекула белка в водном растворе свернута в той или иной степени в глобулу—полярными группами и полипептидной цепью наружу, а неполярными — преимущественно внутрь глобулы. Такая молекула является как бы элементарным микрорецептором, отвечающим вариацией формы на воздействие со стороны среды. Действительно, изменения состава, pH и других факторов изменяют взаимодействие со средой на отдельных участках, а следовательно, и форму макромолекулы. [c.110]

Согласно представлениям глобулярной теории белков, развитой главным образом трудами советских исследователей (Пасынский, Бреслер, Талмуд, Афанасьев и другие), макромолекула белка в водном растворе свернута в тон или иной степени в глобулу- полярными группами и полипептидной цепью наружу, а неполярными — преимуществеипо внутрь глобулы. Такая молекула является как бы элементарным микрорецептором, отвечающим вариацией формы на воздействие со стороны среды. Действительно, изменения состава, pH и других факторов изменяют взаимодействие со средой на отдельных участках и, следовательно, форму макромолекулы. [c.102]

Седиментационный метод с применением ультрацентри-фуги описан ранее (стр. 28—29) при рассмотрении методов определения размера коллоидных частиц. Определение молекулярного веса этим методом сводится а) либо к исследованию распределения концентрации раствора после установления седиментационного равновесия, для чего скорость вращения центрифуги устанавливают такую, чтобы развиваемая ею центробежная сила превышала силу тяжести примерно в 10 —10 раз б) либо к исследованию скорости седиментации, для чего центробежная сила должна превышать силу тяжести в 10 —10 раз. Изменение концентрации в установившемся равновесии определяют фотографически или по изменению показателя преломления. Расчет М производят по особым уравнениям, на которых мы не останавливаемся. Заметим лишь, что этот метод является наиболее всесторонним, так как, помимо УИ, дает возможность определять также и степень полидисперсности исследуемого вещества и судить о форме макромолекул. Метод нашел широкое применение при исследовании белков, полистирола, целлюлозы и других веществ. [c.163]

Рис. 107. Форма макромолекулы белка в кислой среде, (аЬ в изо- электрической точке б) и в щелдчадй среде [в),

Полипептиды, отиосительияя молекулярная масса которых превышает 10 000, называют протеинами (белками). По форме макромолекул различают фибриллярные белки (волокнистые белки) и глобулярные белки (шарообразно построенные белки) [3.3.5]. [c.656]

В методе гельфильтрации на сефадексе (декстраны, сшитые эиихлоргидрином) молекулярную массу биополимеров (белки, гормоны, ферменты) с формой макромолекулы, близкой к сфериче-хкой, находят из зависимости положения пиков на кривых элюирования от молекулярной массы [8] (рис. 170). Метод дает ошибку, не превышающую 10%, не требует сложного оборудования и допускает автоматизацию. [c.546]

Малые различия между отдельными молекулами отнюдь ие исключаются при условии, если эти различия пе связаны с изменением размеров и формы макромолекул и если они не препятствуют образованию любых связей, которые могут играть существенную роль в сохранении упорядоченного состояния. С помощью чувствительных химических методов разделения много раз было показйно, что кристаллические белки действительно содержат молекулы, которые некоторым образом отличаются друг от друга. Оказалось, что эти различия незначительны так, например, боковая СООН-группа замещается на СОННг-группу. Поскольку молекула белка обычно содержит несколько тысяч атомоз (по-мимо водородных атомов) и поскольку рентгенограмма отражает распределение электронной плотности, очевидно, что такие малые отклонения от регулярности не поддаются наблюдению. [c.73]

Глобулярные белки в большинстве случаев представляют собой растворимые в воде вещества, в которых благодаря полифункциональности аминокислот, входящих в состав макромолекулы, содержится значительное число гидрофильных групп. В противоположность гликогену, для которого доказано наличие сильно разветвленной структуры, строение глобулярных белков точно не установлено. Шарообразная форма макромолекул этих белков может быть обусловлена скручиванием полипептидных цепей, как это предложено, например, Перутцем для/емоглобина. При этом возможно скручивание на малых (около 5 А) и на больших (около 50 А) расстояниях. Наиболее подробно исследован инсулин, строение которого было выяснено Зангером. Вес его частицы — около 12 ООО в состав инсулина входят 102 остатка аминокислот, соединенных в четыре цепи. Одна цепь ( цепь глицина ) состоит из 21 аминокислотного остатка в ней имеются также внутримолекулярные цистиновые мостики двумя цистиновыми мостиками она соединяется с другой цепью ( цепь фенилаланина ), состоящей из 30 остатков аминокислот. Каждая пара таких двойных цепей, соединяясь, дает частицу инсулина. Растворимый инсулин при длительном нагревании при pH 2,0—2,5 превращается в фибриллярную модификацию обратное превращение может быть осуществлено при действии щелочи. [c.102]

М КС1 и 5 10 М Mg Ia, то происходит их совместная полимеризация с образованием более длинных ценей. В результате получается продукт с константой седиментации до 40 s, или с молекулярным весом, достигающим нескольких миллионов. Раствор при этом становится чрезвычайно вязким. Миозин А является глобулярным белком, но с очень вытянутой формой макромолекулы. Его молекулярный вес был окончательно установлен недавно и равняется 470 ООО, константа седиментации 5=6,1 S, характеристическая вязкость [т)]=2,2 оценка отношения осей макромолекулы дает величину =60, что указывает [c.194]

В зависимости от формы макромолекулы В. с. делятся на глобулярные и фибриллярные. У фибриллярных В. с. молекулы по форме представляют собой линейные или слаборазветвлен-ные цепи. Фибриллярные В, с. легко образуют надмолекулярные структуры в виде асимметричных пачек молекул — фибрилл. Цепи молекул внутри каждой фибриллы ориентированы в одном и том же направлении. Примеры фибриллярных В. с. — миозин, коллаген, фиброин, целлюлозные во.локна, полиамиды идр. Глобулярными наз. В. с., макромолекулы к-рых имеют форму более или мепее шарообразных клубков, глобул последней может быть сильно разветвленная макромолекула. Разрушение такой глобулы невозможно без химич. деструкции макромолекулы. Возможно также образование глобул из фибриллярных В. с., связанное с изменением формы молекул В. с. Отдельная глобула может быть образована гибкой линейной молекулой (см. Гибкость цепных молекул), свернувшейся в клубок под влиянием сил внутримолекулярного взаимодействия, напр, в р-рах линейных В. с. при добавлении нерастворителей или в р-рах поли,электролитов при изменении pH среды. Обратные переходы глобулярных структур в фибриллярные при и.зменении внешних условий имеют важное значение в технике и в биологии (напр., с этим связано явление денатурации белков). По своему происхожде- [c.349]

Наиболее полно гибкость полимерных цепей может быть реализована в очень разбавленных растворах, когда отсутствуют взаимодействия между отдельными макромолекулами. При этом конформационные превращения приводят к образованию наиболее плотно свернутых форм макромолекул — глобул. Глобулы образуются и в коллоидных системах, когда несколько молекулярных клубков ассоциируются в отдельные коллоидные частицы полимерного вещества. Типичным случаем такой системы являются натуральный и синтетические латексы, представляющие собой водные коллоидные системы с полимерными частицами глобулярного строения. Устойчивость глобул в коллоидных частицах зависит от характера межмолекулярного и рнутримолекулярного взаимодействия. Если под влиянием ван-дер-ваальсовых сил внутримолекулярного взаимодействия возникают прочные физические связи, придающие устойчивость свернутым формам макромолекул (например, в белках), глобулы оказываются весьма стабильными. Если же силы внутримолекулярного взаимодействия в полимере слабы и молекулы обладают малой гибкостью, то глобулярные структуры неустойчивы и легко разрушаются. Вообще, чем меньше гибкость полимерной цепи, тем менее вероятны свернутые формы макромолекул и тем меньше возможность образования глобул в таком полимере. Образование глобул чаще всего протекает в процессе синтеза полимера, например при эмульсионной полимеризации. [c.50]

Нерасходимость луча лазера существенным образом повышает разрешение индикатрисс рэлеевского рассеяния, что позволяет получить более точную информацию о размерах (молекулярных массах) и форме макромолекул и их комплексов. С помощью рэлеевского рассеяния лазерного света удалось, например, определить тонкие детали строения вируса табачной мозаики. Рамановское (комбинационное) рассеяние, связанное с изменением длины световой волны благодаря сложению или вычитанию частот колебаний электромагнитного излучения и молекулы, с успехом применяется для выяснения структурной организации молекул (белки, нуклеиновые кислоты, липиды и т. д.), межмолекулярных взаимодействий и их динамики. [c.364]

Включенные соединения можно классифицировать по форме их молекул па компоненты с молекулами сферической (Нд, N3, С1з, СН4, СС14), продолговатой (линейные парафиновые углеводороды, целлюлоза, белки, каучук) и плоской формами (ароматические углеводороды и их производные, орторомбическая сера). Особую группу составляют трехмерные макромолекулы. [c.76]