Белки оптические свойства

Аминокислотный состав и пространственная организация индивидуального белка определяют его физико-химические и биохимические свойства. Белки подвергаются гидратации в водных растворах, осаждаются из них нейтральными солями, претерпевают денатурацию под влиянием различных факторов. Кроме того, белки в растворах обладают кислотноосновными, буферными, хелатирующими, коллоидными, осмотическими и оптическими свойствами. [c.71]

Методы определения поглощения света, основанные на измерении различий между количеством падающего света и количеством света, прошедшего через объект, а также отраженного и рассеянного им, обсуждаются в гл. III. Если при определении спектров поглощения с помощью этих методов используются узкие спектральные полосы падающего света, то полученные результаты выражают действительное поглощение данного объекта—листа, суспензии клеток или суспензии изолированных хлоропластов. Однако объяснить эти спектры, исходя из оптических свойств отдельных пигментов, чрезвычайно трудно. Особенно трудно интерпретировать спектры поглощения листьев. Проникающий в лист свет проходит через неоднородную среду. Сначала он отражается и преломляется клеточными стенками, особенно в листьях наземных растений, у которых межклетники заполнены воздухом затем он рассеивается множеством внутриклеточных частиц разной величины, обладающих разными показателями преломления. Следовательно, пути света в листе различны и длина их неизвестна. Часть света может вообще не попасть в хлоропласты, тогда как другая часть пройдет через несколько пластид или даже несколько раз через один и тот же хлоропласт. Для суспензий одноклеФочных водорослей или хлоропластов эта неопределенность длины оптического пути меньше, но и в этих случаях она довольно значительна. Известно, что резкое изменение показателя преломления приводит к рассеянию части света. Рассеяние на поверхности клеток водорослей, являющееся результатом различия в показателях преломления их стенок и воды, можно почти полностью исключить, суспендируя клетки в концентрированном растворе белка, показатель преломления которого близок к показателю преломления клеточных стенок [10]. Рассеяние внутри клеток может быть более значительным вследствие того, что рассеивающие свет частицы в этом случае меньше, а также из-за присутствия пигментов. При наличии очень мелких частиц, диаметр которых меньше длины волны света, величина рассеяния обратно пропорциональна четвертой степени длины волны (релеевское рассеяние). Это в высшей степени избирательное рассеяние особенно сильно увеличивает среднюю длину пути коротковолнового света. Для бесцветных частиц больших размеров величина рассеяния в меньшей степени зависит от длины волны. Однако показатель преломления пигментов резко меняется в области их полое поглощения (аномальная дисперсия), вследствие чего [c.39]

Установлено, что белки могут иметь весьма различные размеры и форму. Определение молекулярных масс и размеров белков было выполнено с применением мощного арсенала физических методов исследований. Молекулярные массы можно определить с помощью анализа отдельных компонентов (см. упражнение 20-23), измерения скоростей диффузии, скоростей седиментации в ультрацентрифуге, рассеяния света и даже путем измерения размеров индивидуальных, очень больших по размеру молекул белка методом электронной микроскопии. Сведения о форме молекул получают, измеряя скорости молекулярной релаксации после электрической поляризации, исследуя изменения в оптических свойствах (двойное лучепреломление), возникающие в струе жидкости, непосредственно с помощью электронной микроскопии и, что имеет, быть может, наиболее важное значение, исследуя интенсивность рассеяния света и рентгеновского излучения как функцию угла рассеяния. Применение всех этих методов часто встречает трудности вследствие высокой степени гидратации белков, а также в результате того, что многие белки вступают в обратимые реакции ассоциации, образуя димеры, три-меры и т. д. Молекулярные массы, молекулярные параметры и изоэлектрические точки ряда важных белков приведены в табл. 20-2. [c.125]

Исследование оптических свойств дает ценные данные для выяснения структуры органических соединений. В связи с этим были сделаны попытки изучить внутреннюю структуру белков при помощи определения показателей преломления, а также путем исследования вращения плоскости поляризации и спектров поглощения. [c.138]

Конфигурации аминокислот. Как отмечалось выше, методом сравнения оптических свойств было установлено, что природный (- -)-ала-нин, полученный из белков, имеет ту же конфигурацию, что и (-Ь)-молочная кислота. Непосредственным путем было показано, что эта кислота имеет ту же конфигурацию, что и L-глицериновый альдегид следовательно, природный правовращающий аланин имеет конфигурацию L. [c.384]

В ультрацентрифугах удается получать силовые поля с ускорением, превышающим в 900 ООО раз и более ускорение силы тяжести на земной поверхности. Чем больше вес частиц, тем они, очевидно, скорее будут перемещаться под влиянием центробежной силы при ультрацентрифугировании к периферии. О скорости оседания частиц белка можно судить по передвижению границы чистый растворитель — коллоидный раствор. Оптические свойства (например, величина лучепреломления) у чистого растворителя и коллоидного раствора неодинаковы. Это дает возможность фиксировать с помощью специальной фотоустановки через правильные промежутки времени (например, через каждые 5 минут) перемещение границы раздела двух фаз. Граница эта выран<ена тем. резче, чем однороднее коллоидный раствор (рис. 1). [c.12]

Белковые вещества обладают рядом характерных оптических свойств. Они вращают плоскость поляризации света влево (в обычных условиях), причем величина удельного оптического вращения [a D колеблется чаще всего от —30 до —70°. Эта величина определяется наличием асимметрических углеродных атомов в аминокислотных остатках и сложной конфигурацией пептидных цепей в молекулах белков. Все протеины обладают способностью поглощать лучи в ультрафиолетовой зоне спектра, причем характерным является поглощение на волне 280 ммк, обусловленное наличием ароматических аминокислот, в первую очередь тирозина. Инкремент показателя преломления белков [c.31]

Мы надеемся, что на основе большого количества уже имеющихся данных и в результате лучшего понимания оптических свойств других хромофоров, как, например, в ароматических соединениях, белках, пептидах и полимерах, в ближайшем будущем будут сделаны новые обобщения правила октантов или предложены аналогичные правила. [c.186]

Это очень интересный процесс — превращение а-спирали в беспорядочный клубок. Следить за им можно раз,ными способами. Превращение сопровождается изменением оптических свойств белка, изменением вязкости его раствора. Происходит такое превращение весьма резко при определенной температуре. Можно вызвать переход спираль — клубок и другими способами, например воздействием на белок кислотой или щелочью. В этих случаях резкий переход совершается при определенной концентрации кислоты или щелочи в растворе. [c.227]

Признание наличия гетероциклических колец в молекуле белков было бы также несовместимо с данными об оптических свойствах белков (см. гл. vn). [c.132]

В этой главе кратко описаны различные определения и уравнения дисперсии оптического вращения, а также показано различие в оптических свойствах олигомеров и полимеров. Для того чтобы проиллюстрировать применение и ограничения метода ДОВ, были выбраны несколько природных и синтетических полимеров. Большинство дисперсионных кривых почти не имеет особенностей и фактически монотонно, причем величина оптического вращения (по модулю) возрастает с уменьшением длины волны падающего света исключение составляет область оптически активной полосы поглощения, в которой проявляется эффект Коттона. При обработке экспериментальных данных важную роль играют два выведенных теоретически уравнения. Большую часть экспериментальных данных, относящихся к области спектра, удаленной от оптически активной полосы поглощения, можно описать простым уравнением Друде с двумя параметрами Яс и к. Это позволяет сравнивать или количественно различать конформации или конформационные переходы, скажем, одних белков от других. Теория Моффита, первоначально развитая для дисперсии а-спирали, позволяет описать сложную дисперсию при помощи трех параметров А-о, о и Ьо- Хотя уравнение Моффита неспецифично, несомненно, установлено, что спиральная конформация вносит свой вклад во вращение. [c.126]

Энглеру [7], еще раньше указывавшему на необходимость существования в природе левовращающих нефтей, в 1907 г. удалось обнаружить наличие левовращающих фракций яванских нефтей. На основании этого он допускает, что своими оптическими свойствами нефть обязана остаткам животного царства, и в качестве активных тол в нефтях следует рассматривать, с одной стороны, левовращающие безазотистые продукты распада белков, с другой стороны,—правовращающие продукты распада холестерина. По мнению Энглера, последние и придают ту значительную активность, которая встречается у высококипящих фракций большинства нефтей. [c.362]

Оптические изомеры — пространственные изомерь имеющие одинаковый количественный и качественный с став, одинаковое химическое строение, идентичные п всем физическим и химическим свойствам, но отличающ еся способностью вращения плоскополяризованного свет способностью образовывать при кристаллизации крист яы, являющиеся зеркальными отражениями друг друга Оптическая изомерия является важным свойством о ганических соединений, которое оказывает существенно влияние на их свойства Например, такие важные приро ные соединения, как углеводы, белки, оптически активны Пастер сформулировал причину возникновения опт ческой активности следующим образом расположен ли атомы винной кислоты подобно резьбе правого винт находятся ли они по углам неправильного тетраэдра ил [c.113]

Денатурация белков. Ряд факторов влияет на структуру белков, изменяет их физико-химические особенности и, как принято говорить, денатурирует их. Изменения, наступающие при денатурации, сводятся к тому, что белки теряют способность растворяться в воде и в солевых растворах. Высушенные денатурированные белки набухают в воде. Изменяются оптические свойства белков, в них усиливается реактивность сульфгидрильных групп и т. д. Процесс денатурации весьма сложен и детально еще не изучен. [c.37]

Исследование оптических свойств изолированных мембран в поляризованном и инфракрасном свете, а также с помощью ядерного магнитного резонанса показало, что значительная часть мембранных белков (до 50%) имеет конформацию а-спирали, а остальные белки находятся в состоянии случайных клубков, что противоречит модели Даниэлля — [c.376]

Если в белках максимум низкоэнергетической полосы поглощения соответствует Я. г280 нм, то для полинуклеотидов Я,тах = 260 нм (38 500 см ). При исследовании оптических свойств нуклеиновых кислот особенно важной характеристикой является гипохромный эффект. В то время как поглощение денатурированного полинуклеотида примерно равно суммарному поглощению его компонентов, при образовании двухцепочечной структуры с укладкой оснований одно над другим поглощение при 260 нм уменьшается на 34%. Это явление лежит в основе оптического метода исследования плавления полинуклеотидов (рис. 2-28). Физическая природа гипохромного эффекта кроется во взаимодействии тесно уложенных одно над другим пар оснований (стэ-кинг-взаимодействие) [38]. [c.22]

Методьт заключаются во введении в биологический объект парамагнитных или флуоресцирующих молекул (зондов), спектры электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) или флуоресценции которых дают информацию о свойствах микроокружения зонда - полярности, вязкости, присутствия зарядов и т. д. При этом структурные изменения в белках или мембранах клеток, сопровождающиеся изменением вязкости, полярности или подвижности тех или иных фрагментов биообъекта, где находится зонд, приводят к изменениям параметров спектров ЭПР спиновых или флуоресцентных зондов. Оптические свойства (прозрачность) изучаемого биообъекта при этом не имеет значения. [c.560]

Почти все природные биологические соединения, содержащие хиральный центр, встречаются только в какой-нибудь одной стереоизомерной форме-О или Ь. За исключением глицина, у которого нет асимметрического атома углерода, все аминокислоты, входящие в состав молекул белков, являются Ь-сте-реоизомерами. Этот вывод был сделан на основе многочисленных тщательно проведенньк химических исследований, в которых оптические свойства аминокислот сопоставлялись с их поведением в химических реакциях. Ниже мы увидим, что в живой природе встречаются также и некоторые В-аминокислоты, но они никогда не входят в состав белков. [c.114]

Наиболее распространенным методом является определение оптической плотности при 280 нм. Этот метод обладает достаточной чувствительностью, позволяет вести анализ в потоке и не сопровождается потерей вещества. Однако сами амфолиты-носители обладают сильным поглощением при 280 нм, и колебания в оптических свойствах отдельных соединений могут быть ошибочно приняты за зоны белка. Вследствие этого необходимо провести определение нулевой линии, свойственной данной партии амфолитов подобный пример приведен на рис. 4. Отклонение от нулевой линии невелико как при биуретовой реакции,так и при записи поглощения при 280 нм. Фон при 254 нм достаточно велик. Поэтому обычные проточные денситометры, где анализ ведется при 254 нм (линия ртути), непригодны в случае электрофокусирования. [c.314]

Оптические свойства аминокислот. Все природные аминокислоты, за исключением глицина, содерл<ат один или более асимметрических атомов углерода и являются оптически активными вешествамн. Поэтому аминокислоты могут существовать в виде оптических изомеров, из которых один будет вращать плоскость поляризации проходящего через них луча света вправо ( + ), а другой влево (—). Для изображения структуры оптических антиподов применяются проекционные формулы. В этих формулах вокруг асимметрического атома углерода размещаются в соответствии с их пространственным положением атомы или радикалы. Все аминокислоты, выделенные до сих пор из хорошо известных белков, обладают одинаковой конфигурацией, т. е. одним и тем же пространственным расположением четырех радикалов при а-углеродном атоме. Установлено, что а-амикокис-лоты имеют такую же конфигурацию, как -глицериновый альдегид [c.20]

Кристаллизация и кристаллические структуры. 9. Электрические и магнитные явления. 10. Спектры и некоторые другие оптические свойства. 11. Радиационная химия и фотохимия, фотографические процессы. 12. Ядерные явления. 13. Технология ядерных превращений. 14. Неорганическая химия и реакции. 15. Электрохимия. 16. Аппаратура, оборудование заводов. 17. Промышленные неорганические продукты. 18. Экстрактивная металлургия. 19. Черные металлы и сплавы. 20. Цветные металлы и сплавы. 21. Керамика. 22. Цемент и бетон. 23. Сточные воды и отбросы. 24. Вода. 25. Минералогическая и геологическая химия. 26. Уголь и продукты переработки угля. 27. Нефть, нефтепродукты и родственные соединения. 28. Детонирующие и взрывчатые вещества. 29. Душистые вещества. 30. Фармацевтические препараты. 31. Общая органическая химия. 32. Физическая органическая химия. 33. Алифатические соединения. 34. Алициклические соединения. 35. Неконденсированные ароматические системы. 36. Конденсированные ароматические системы. 37. Гетероциклические соединения (с одним гетероатомом). 38. Гетероциклические соединения (более чем с одним гетероатомом). 39. Элементоорганические соединения. 40. Терпены. 41. Алкалоиды. 42. Стероиды. 43. Углеводы. 44. Аминокислоты, пептиды, белки. 45. Синтетические высокомолекулярные соединения. 46. Краски, флуоресцентные отбеливающие агенты, фотосенсибилизаторы. 47. Текстиль. 48. Технология пластмасс. 49. Эластомеры, включая натуральный каучук. 50. Промышленные углеводы. 51. Целлюлоза, лигнин и др. 52. Покрытия, чернила и др. 53. Поверхностно-активные вещества и детергенты. 54. Жиры и воска. 55. Кожа и родственные материалы. 56. Общая биохимия. 57. Энзимы. 58. Гормоны. 59. Радиационная биохимия. 60. Биохимические методы. 61. Биохимия растений. 62. Биохимия микробов. 63. Биохимия немлекопитающих животных. 64. Кормление животных. 65. Биохимия млекопитающих животных. 66. Патологическая химия млекопитающих. 67. Иммунохимия. 68. Фармакодинамика. 69. Токсикология, загрязнение воздуха, промышленная гигиена. 70. Пищевые продукты. 71. Регуляторы роста растений. 72. Пестициды. 73. Удобрения, почвы и питание растений. 74. Ферментация. [c.50]

Автор предполагает, что изменения в оптическом поглощении определяются не взаимодействием белка с нуклеиновой кислотой, однако такое предположение обосновано не для всех случаев. Заключения о наличии или отсутствии водородных связей между пуринами и пиримидинами в рибонуклеопротеидах, основанные только на характере изменения оптических свойств, также сомнительны, так как можно себе представить другие механизмы, которые предполагают ограничение внутринуклеотидного вращения (а отсюда и изменения в ультрафиолетовом поглощении). [c.631]

Мы уэнали о строении атомов по их спектрам. Спектры и другие оптические свойства молекул дают ценнейшую информацию об их структуре. И, конечно, то же относится к белкам. [c.232]

Температурный коэффициент а [а]/(И, как следует из уравнения (3), зависит от разности (а — 6), и у полимеров он гораздо больше, чем у модельных соединений. Изменение температуры влияет на равновесие конформаций полимера, которые предоставляют собой в случае поли-а-олефипов не спирали, по мнению Гудмена [481], а жесткие образования цепи за счет боковых групп, несущих асимметрические атомы. Этим объясняется отличие в оптических свойствах (дисперсия вращения, температурный коэффициент) синтетических полимеров от а-спжральных полипептидов и белков. [c.114]

Блоу [34] недавно предложил классифицировать полипептиды на три группы. Группа I, в которую входят полипептиды со стандартными оптическими свойствами, характеризуется тем, что к Р-углеродному атому остатка аминокислоты присоединен оптически неактивный радикал насыщенного углеводорода. Все остальные полипептиды делятся на две группы. В группу II входят полипептиды, у которых заместителем у Р-углеродного атома является любая другая группа, кроме — СНг—, например тирозин и аспарагиновая кислота. Пролин и оксипролин принадлежат к группе III, которую можно рассматривать как подгруппу группы II. Полипептиды, принадлежащие к последним двум группам, имеют необычные оптические свойства. Это рабочее правило в дальнейшем нашло поддержку в исследованиях Шеллмана, который подробно изучал влияние р-заместителей на оптическое вращение отдельных аминокислот [60]. Карлсон и др. [53] показали также, что спираль полипептидов, принадлежащих к группе I, более устойчива, чем спираль полипептидов группы II. В сополимере, таком, как, например, сополимер Ь-глутамата и Г-аспартата, именно те аминокислотные остатки оказывают доминирующее влияние на направление закручивания спирали, которые имеют стандартные оптические свойства. Этот факт является решающим для определения спираль-ности белков методом ДОВ (раздел Г-4). Исключительное поведение полипептидов групп II и III фактически подтверждает то, что величина Ьо, равная приблизительно — 630 (Яо = 212 мц), является непосредственно мерой стандартной правой спирали. [c.107]

Гипотезы, лежащие в основе методов определения степени спиральности белков, несовершенны и сверхупрощены в них имеется много предположений, требующих аргументации простое расчленение вращения на вращение, обусловленное спиральными и неупорядоченными участками постоянство вращения, приходящегося на остаток аминокислоты до и после денатурации белка концевые эффекты коротких спиральных участков в молекуле белка возможные усложнения, обусловленные наличием остатков некоторых аминокислот, имеющих необычные оптические свойства возможность образования лезо-спиралей и пренебрежение элементами структуры, отличной от а-спирали, и т. д.— все это может служить причиной неуверенности при определении степени спиральности белка. Этот вопрос не будет далее рассматриваться детально [32, 37 ]. На уровне современных знаний мы можем только надеяться на то, что эти различные факторы могут в некоторой степени компенсировать друг друга. Мы просто уступаем действительности, когда принимаем ту рабочую гипотезу, которая позволяет по крайней мере полуколичественио рассчитать степень спиральности белков это также служит лучшему пониманию сложной структуры белка и является основой для предварительной интерпретации данных в надежде на то, что по мере возрастания запросов науки в будущем появятся более точные и правильные гипотезы. [c.110]

Вновь возникший интерес химиков, исследующих белок, к методу ДОВ обусловлен применением этого метода для изучения внутренней структуры белков. Одни из первых успехов в этой области заключались в обнаружении конформационного вращения, обусловленного а-сниралью, отличавшегося от конфигурационного вращения остатков аминокислот. Это в свою очередь привело к появлению рабочих гипотез, которые позволяют интерпретировать данные ДОВ белков исходя из содержания в них спиралей. В действительности при выводе этих гипотез было использовано много предположений, в том числе весьма заманчивых, но всегда остается богатая почва для возникновения новых гипотез. Поэтому следует сохранять умеренность в оценке достигнутых успехов и осторожность в интерпретации данных. Таким путем можно будет найти разумные подходы к проблеме определения степени спиральности молекул белков. В самом деле, накопление и анализ новых и, возможно, более точных экспериментальных данных откроют широкие возможности для дальнейшего уточнения наших понятий. Поскольку в настоящее время становятся доступными все лучшие приборы, значительное внимание уделяется измерениям в области дальнего ультрафиолета, которые позволят получить новые сведения о происхождении оптического вращения и тем самым найти лучшую корелляцию между конформациями белков и их оптическими свойствами, хотя и до си.х пор это была очень плодотворная область исследования. Ни в коем случае нельзя недооценивать важности других структурных элементов, помимо и-спирали, хотя исследования, проводимые в этом направлении, в настоящее время все еще редки, несмотря на то что будущее представляется многообещающим. [c.126]

За исключением аминокислоты глицина, все остальные а-аминокис-лоты — оптически активные вещества, так как в их молекулах имеется асимметрический атом углерода. Аминокислоты, входящие в состав всех белков, а также встречающиеся в живых организмах в свободном виде (природные аминокислоты), относятся к -ряду. Одни из этих аминокислот являются правовращающими, другие — левовращающими. В оптические антиподы природных аминокислот -ряда входят аминокислоты D-ряда. Эти аминокислоты получаются путем синтеза, в природе же они встречаются редко. Они не входят в белки и очень редко встречаются в свободном состоянии в ортанизмах. Для правильной ориентировки в оптических свойствах естественных аминокислот обычно к букве L добавляют знак -Ь для обозначения правого вращения и знак — — для левого вращения. [c.18]

В специально сконструированных приборах при строго определенных условиях в электрическом поле происходит передвижение белковых частичек, которое регистрируется с помощью специальных оптических устройств па фотопластинке. Скорость движения белка при электрофорезе выражается расстоянием, про11Дениым частичкам белка за единицу времени при падении потенциала на 1 в при определенном значении pH и ионной силе раствора и различна для различных белков. Этим свойством пользуются для разделения белков и их выделения. [c.35]