Файл: Замятнин, А. А. Дилатометрия растворов белков.pdf

Скачать файл (4,55Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 46

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

может существенно зависеть величина эффекта, приписываемого денатурации.

Рассмотрим ря д соответствующих примеров.

Полимеризацию белка			виру
са табачной мозаики вызывали
закислением		раствора	с по
мощью HC l в присутствии NaCl
[201]. Величина объемного эф
фекта,	сопровождавшего		про
цесс, составляла + 6 - Ю - 3			см3 /г.
Последующие		измерения	этого
эффекта [202] привели к при
мерно	такой	ж е величине (+5>
• 10 _ 3	см3 /г).	Механизм	прояв
ления	положительного		объем

	S	w	fs		ного эффекта пытались объяс
		Время, мин			нить нейтрализацией				кислотой
Р и с . 36. Объемный эффект (і) и измене					щелочных		групп белка. Однако
ние вязкости	(2)	при* Г-Ф переходе		актина	величина		такого эффекта			оказа
при 25°С [207]
					лась мала для объяснения					пол

					ной	величины		наблюдавшегося
расширения		системы,	что	привело		к мысли о		существовании
структурного эффекта.
Дилатометрически			наблюдали		также агрегацию				нативного
тропоколлагена [67]. Оказалось,					что	этому	процессу		т а к ж е со
путствует	увеличение		объема системы			па 8 • 10~4		см3 /г. Пр и этом
объемный	эффект не зависит от ионной силы и температуры в ин

тервалах 0,2—0,5 и 15—25° соответственно.
Сывороточный альбумин быка претерпевает	агрегацию пр и
65° С. Дилатометрическое исследование этого	процесса в изо-

электрических условиях позволило найти величину объемного


эффекта,	которая, как		оказалось,		имеет	положительный			знак
и составляет		1,2-10~3	см2 /г	[203].
Дилатометрическому исследованию Г-Ф перехода							актина		пред
шествовало		изучение	в л и я н и я высокого давления				на	растворы
Ф-актина	[204, 205]. Б ы л о			показано	[205],	что под		давлением
2500 кг/см 2		Ф-актин в присутствии А Т Ф деполимеризуется.							Этот

результат согласно принципу Л е Шателье позволил авторам пред

положить,	что актин вместе	с окружающим его растворителем в
Г-форме	занимает меньший	объем, чем в Ф-форме. Кроме того,

то, что Г-Ф переходу актина благоприятствует повышение темпера туры [206], свидетельствует об эндотермичности процесса. Этот результат т а к ж е предсказывает возможность существования поло жительного объемного эффекта при Г-Ф переходе.

Чтобы проверить вышеуказанное предположение, И к к а и и др , [207], дилатометрически исследовали Г-Ф переход актина при до бавлении M g C l 2 в присутствии А Т Ф . Параллельно с этим прово дился контроль вязкости среды. Полученные результаты пред-

ставлены на	рис. 36, из которого видно, что с увеличением	вяз
кости, т. е. в	процессе Г-Ф перехода при 25°, объем системы
увеличивается. Небольшой пик у кривой, характеризующей		вяз

кость, по-видимому, обусловлен незначительной примесью о>актинина в растворе актина. Величина полученного объемного эф

фекта прямо пропорциональна концентрации	белка и	с уче
том отрицательного объемного эффекта, сопровождающего		дефос-
форилироваиие А Т Ф [208], составляет +38 1	см3 /моль	(или
+ 7 . 1 0 " 3 см3 /г).

Аналогичные дилатометрические эксперименты были выполне ны с флагеллином из Salmonella abortus-equi [81], претерпеваю

щим в определенных условиях	Г-Ф переход в температурном ин
тервале 22—35° С. Пр и 25° этот	переход сопровождался увеличе
нием объема на 160 см3 /моль (или + 4 - Ю - 3 см3 /г).

Т а к и м образом, выявившаяся область значений объемных эф фектов (от 8 - Ю - 4 дл я тропоколлагена до 7 - Ю - 3 см3 /г дл я актина) свидетельствует о том, что в ряде случаев на величине изменения объема при денатурации ( ~ 2 - Ю - 3 см3 /г) может сказываться процесс агрегации. Поэтому интерпретация соответствующих величин должна проводиться с учетом поведения в данных усло виях конкретного белка.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что все исследован ные к настоящему времени дилатометрически процессы объедине ния белковых молекул в единую структуру сопровождаются уве личением объема. Исключение составит лишь один вид золь-гель перехода, к рассмотрению которого мы переходим.

ЗОЛЬ-ГЕЛЬ ПЕРЕХОД

Объектами дилатометрического исследования при изучении зольгель перехода были желатина [65, 70, 158, 171, 209, 210], небел ковые соединения: агар-агар [211], различные производные цел

люлозы [69, 70, 171, 210] и	другие вещества [70, 82, 171].
Наиболее обстоятельной	в этой области была	работа Хеймана
[70]. Б л а г о д а р я большой	чувствительности	применявшегося

дилатометра Х ѳ йману удалось показать, что золь-гель переход целого ряда различных веществ сопровождается объемным эф фектом.

Гелеобразоваиие желатины достигалось следующим образом. Раствор белка прямо в дилатометре нагревали до 50°, чтобы обеспечить состояние золя . После этого дилатометр помещали

втермостат, где далее он находился пр и 22,5°. Только после

достижения всем дилатометром				температуры термостата		начина
ли	производить отсчет		смещения уровня		индикаторной	жидкости
(ртути) в к а п и л л я р е .			Результаты этих измерений показаны на
рис. 37. Б ы л о		отмечено, что и после того ка к раствор уж е приоб
рел	свойства	твердого	тела,	изменение	объема продолжалось .

Т о л ь ко через 30 час. изменения прекращались полностью. К р и в а я 1 на рис. 37 отражает изменение объема, происходившее в двух опытах. После охлаждения геля в ледяной воде и помещения его снова в тот ж е термостат величина объема возвращалась к прежне му уровню, что отражено кривой 2 на рис. 37. Рассчитано, что п р и переходе золь-гель у желатины происходит уменьшение объема н а - 6 - Ю - 4 см3 /г.

Желатина образует, так называемый, «прямой» гель [171], который формируется при понижении температуры. В противопо ложность этому существуют «обратные» гели, которые формируют

ся при повышении температуры. Примером такого белкового

геля

является

мышечный белок

актомиозии.

Исследование

в л и я н и я

см

высокого гидростатического дав

ления

на

раствор

актомиозина

10,0

[212]

показало, что

данном

случае

золь-гель

переход

дол

9,5 \

жен

сопровождаться

увеличе

нием

объема

на

10~4

см3 /г.

9,0

Е с л и

учесть то, что

при

по

вышении

температуры

объем

8,5

системы,

которая

претерпевает

золь-гель

переход,

увеличива

8,0

ется за

счет обычного

теплового

Часы

расширения

(при

температурах

Р и с .

37. Объемный эффект при золь-гель

выше

4° С),

то

это

явление

вме

переходе у желатины при 22,5° С [70]

сте

с объемным

эффектом

при

Отсчет по

мениску в капилляре

(в

см.)

золь-гель переходе,

осуществля

1 — золь-гель переход; 2 — после

охлаж

емом

изотермических услови

дения

геля

я х ,

схематически

будет

выгля

деть,

как

представлено

на

рис.

38, а и б [6] (коэффициенты теплового расширения

до и после пере

хода

условно

выбраны одинаковыми).

Полученные объемные эффекты при

золь-гель

переходах

объяс

няли

с позиций явления гидратации белка [70,171]. В этом

с л у ч а е ,

учитывая, что гидратация желатины при набухании и растворе

нии сопровождается уменьшением объема на	5 • Ю - 2 см 3 /г,	изме
нение величины гидратации при обоих видах	золь-гель перехода
может составлять ~ 1 % .
Однако такие представления мало говорят о природе связей,
участвующих в образовании гелей. Поэтому	рассмотрим эти	д а н
ные с других позиций.

Одним из условий гелеобразования считают необходимость ограниченной растворимости функциональных групп полимера [213]. Различие растворимости приводит к тому, что одна часть молекулы как бы находится в растворенном состоянии, а другая —

стремится	выйти	из раствора.
Н а основании		данных термографии и светорассеяния был сде
л а н вывод,	что в	начальной стадии гелеобразования происходит

7"°

Р и с . 38. Схематическое	изображение	изменения объема при «прямом»		(а)	и «обрат
ном» (б) золь-гель переходе [б]
образование агрегатов, а затем — связывание их			в	сплошную
пространственную	структуру	[213].
Ч т о ж е касается природы связей, ответственных			за	гелеобразо-
вание, то пока установлено, что аминные, карбоксильные,					гуани -

диновыѳ и гидроксильные группы, по-видимому, не играют при этом существенной роли [151].

Сильное влияние на температуру плавления гелей желатины добавок таких веществ, к а к мочевина, ацетамид, или влияние различных неполярных добавок позволили сделать вывод о том, что межмолекулярное взаимодействие в гелях желатины обуслов лено образованием локализованных (например, водородных) свя

зей,	а	т а к ж е взаимодействиями нелокализованного типа				(напри
мер,	гидрофобными)		[213].
Зависимость величин				объемов от	н а л и ч и я водородных	связей
можно		определить	из	рассмотрения	объемов чистых веществ.

Н а п р и м е р , соединения с межмолекулярными водородными свя зями имеют меньший мольный объем, чем их изомеры с внутри

молекулярными водородными с в я з я м и	(например о-нитрофенол
и ле-нитрофенол) [214]. Увеличение объема наблюдается т а к ж е		при
образовании водородных связей внутри	кристаллогидратов	[215]
и п р и образовании спиралей в растворе	[80, 179].
Кроме того, известно, что расстояние между парой атомов		п р и

наличии водородной связи может составлять от 2,0 до 3,1 À, а если

п а р а связана	ван-дер-ваальсовскими силами, то это	расстояние
больше, а именно 3,1—4,0 Â [27, 50].
П р и н и м а я	во внимание вышесказанное, мы можем	предложить

гипотетическое объяснение существования двух видов перехода золь-гель.

Многообразие групп белка обусловливает возможность участия и х к а к в водородных с в я з я х , так и в гидрофобных взаимодействи-

Смотрите также файлы

Иванов, Н. С. Теплофизические свойства насыпных грузов.pdf

Изучение земной коры и верхней мантии Белоруссии (библиографический указатель)..pdf

Ильин, В. А. Формула ускорения.pdf

Кельман, Г. Я. Токсические свойства химикатов-добавок для полимерных материалов.pdf

Клебанов, Ф. С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях.pdf

Файл: Замятнин, А. А. Дилатометрия растворов белков.pdf

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно