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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 45

Скачиваний: 0

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

следовательно, к а ж у щ и й с я удельный объем его определяется выражением

 

 

к

 

 

 

 

 

2 П.Ф.

 

 

Ф5 =

и г

= a

 

(

 

 

i = l

 

 

 

Однако из

практических

соображений д л я вычисления к а ж у ­

щегося

удельного

объема

белка

обычно пользуются не уравне ­

нием (45), а

вводят

величину Wi,

я в л я ю щ у ю с я весовым процен ­

том соответствующего і-го аминокислотного остатка. Тогда учи ­ тывая, что, согласно формуле (18),

 

 

(18* >

объем

100 г белка

будет равен

і=і

 

 

а его к а ж у щ и й с я

удельный объем

^

= - ± J T ö ö

(46

Применение уравнения (46) предполагает знание полного ами­ нокислотного состава белка, точный анализ которого не всегда уда­ ется сделать. Поэтому д л я вычисления кажущегося удельного объ­ ема пользуются чаще всего формулой:

ф5=—к

.

і=1

 

к

 

причем при S Wi

- > 100 возможная ошибка в определении 0 б ,

вообще говоря, снижается.

В формулу (47) могут входить данные только об аналитически определенных объемах аминокислотных остатков. Если же все

величины Wi

известны, то уравнения (46)

и (47) становятся иден­

тичными, поскольку в этом случае

 

 

к

 

 

 

2 РГ. = 100.

 

(4

І = І

 

 

 

З н а ч е н ия

к а ж у щ и х с я удельных

объемов 0* ряда белков, вы­

численные из

их аминокислотного

состава,

сравнивают с величи-

76


нами 0 G , полученными из экспериментов по измерению

плотно­

сти [15, 43, 192, 217—219]. Н и ж е приведены удельные

объемы,

белков (в см3 /г), полученные экспериментально и рассчитанные

методом Кона — Эдсалла

[219].

 

 

 

 

Белок

 

 

0 о

Белок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фиброин

шелка,

0,701

0,689

Zn-Инсулин

0,735

0,724*

суспендированный!

 

 

d-Глицѳральдегид- 0.737 0,743

в воде

 

 

 

 

фосфатдегидро-

 

 

РНКаза

 

 

0,709

0,703

гепаза

 

 

 

Шерсть,

суспеидп-

0,716

0,712

Альдолаза

0,740

0,743

роваппая в

воде

0,722

0,717

ß-Казеип

 

0,741

0,743

Лпвоцим

 

 

Яичный

альбумин

0,7479

0,738

Фибриноген

(чело­

0,725

0,723

Гемоглобин (лоша­

0,749

0,741**

века)

 

 

 

 

ди)

 

 

 

а-Ка8еин

 

 

0,728

0,725

 

 

 

 

 

ß-Лактоглобулин

0,751

0,746

Химотрипсипоген

0,73

0,734

Токсин

сибирской

0,75

0,736

Казеин (нефракцн-

0,731

0,731

язвы

 

 

 

онированный)

 

 

Желатина

0,695

0,707

Сывороточный аль­

0,7343

0,734

Эдестпи

 

0,744

0,719

бумин (быка)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Удельный объем цинка не учитывался. Удельный объем гемина не учитывался.

Из приведенных данных видно, что в большинстве случаев теоретические величины в целом удовлетворительно согласуются с экспериментальными, несмотря на то, что метод основан на целом ряде допущений [220, 221].

ПРИБЛИЖЕНИЯ МЕТОДА КОНА—ЭДСАЛЛА

С 1952 г., когда были опубликованы результаты по сравнению экс-; периментальных и теоретических величин удельных объемов бел-* ков [219], большие успехи достигнуты в области повышения чис-. тоты препаратов белков, в анализе их аминокислотного состава и экспериментальном определении весьма точных значений их удельных объемов. Поэтому нами была предпринята попытка [220, 221] проанализировать применимость расчетного метода Кона — Эдсалла [217] в свете новых данных.

Использование метода Кона — Эдсалла для расчета к а ж у щ и х ­ ся удельных объемов ряда разнообразных белков [219] показало, что этот метод дает удовлетворительные результаты, несмотря на то, что он основан на целом ряде допущений.

Величины фі (табл. 5), обычно используемые [15, 43, 192,'

217—219] дл я нахождения 06,

получены двумя способами.

Преи ­

мущественно

они рассчитывались из величии к а ж у щ и х с я

моль­

ных объемов

аминокислотных

остатков Ф г согласно значениям

77


к а ж у щ и х с я атомных (см. стр. 16)

и к а ж у щ и х с я мольных

объемов

атомных групп (табл. 3), составляющих аминокислотные

остатки,

и принципу аддитивности

Траубе

[11, 12]. Однако в целом ряде

случаев для этого брались

величины Ф ; , полученные из

соответ­

ствующих найденных экспериментальным путем к а ж у щ и х с я моль­ ных объемов аминокислот. Заметим, что сюда относятся и некото­ рые аминокислотные остатки, несущие з а р я ж е н н ы е группы в бо­ ковых радикалах (например, тир и гис). При переходе от амино­ кислоты к аминокислотному остатку Кон и Эдсалл учли измене­ ние свойств тех аминов и карбоксилов, которые включаются в по­ липептидный скелет молекулы белка согласно формуле (41). Изменение объема при таком переходе, связанное с изменением окружения боковых радикалов аминокислотных остатков, не уч­ тено совсем. Правомерность неучета в данном методе электрострик-

ционного эффекта, возникающего

при взаимодействии з а р я ­

женных групп боковых радикалов

аминокислотных остатков, уже

неоднократно обсуждалась в литературе [15, 42, 43, 149, 217, 219, 222], и мы специально на нем останавливаться не будем.

Рассмотрим ряд конкретных величин 0 ; полученных некор­

ректно, но используемых при расчете 0 О .

К а ж у щ и й с я удельный объем цистинила первоначально был рас ­ считан из величины 135,4 см3 /моль [217]. Позднее [192] эту величи­ ну вычитанием объема 6,6 см3 /моль, обусловленного отщеплени ­ ем второй молекулы воды при встраивании аминокислотного ос­ татка в полипептидную цепь, исправили на 128,8 см 3 /моль . Однако

расчет

мольного объема группы С Н 2 по величинам

атомных

объ­

емов (см. стр. 16) дает значение 16,1 см3 /моль, а из

эксперимента

[16, і7] следует, что ее среднее значение составляет

16,3 см 3 /моль

(табл. 3). Н а основании этого дл я цистинила можно получить

з н а ­

чения от 129,2 до 130,0 см3 /моль. Кроме того, присутствие в

бел ­

ках не только цистинила, но и цистѳинила никак

не отражено в

расчете

величины фо. Причиной того, что такое

упрощение мо­

жет не оказывать существенного в л и я н и я на результаты расчетов к а ж у щ и х с я удельных объемов белков, служит малое процентное

содержание в белках как тех, так и других серусодержащих

а м и ­

нокислотных

остатков.

 

 

 

По той же причине неопределенности в величине мольного объ­

ема группы

С Н 2 значение кажущегося мольного объема

л и з и л а

заключено в пределах 105,1—106,1 см3 /моль, а аргинила —

108,1—

108,9 см3 /моль (а не 109,1 см3 /моль, как указано в табл. 5).

 

Те же соображения можно привести в отношении величин к а ­

ж у щ и х с я мольных объемов всех других аминокислотных

остат ­

ков, рассчитываемых

теоретически.

 

 

 

Следует

также отметить, что в случае

кажущегося удельного

объема триптофанила

правильнее было бы использовать

значение

не 0,74, а 0,73 см3 /г,

которое получается

прямо из величины ка ­

жущегося мольного объема триптофанила,

равной 136,7

см 3 /моль

78


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 6

Экспериментальные

и теоретические величины

кажущихся

удельных

 

 

объемов

белков при 25°С (в см3 /г) [220, 221]

 

Номер

 

 

Белок

 

06

06

 

0 6 - 06

1

РНКаза *

 

 

 

0,704 [20]

0,711

[224]

—0,007

2

Лизоцпм *

 

 

 

0,719

[149]

0,717

[224]

+0,002

3

Миозпи

(кролика)

 

0,727

[225]

0,736

[226]

—0,009

4

Легкий

меромиозии,

фракция

0,726

[227]

0,733

[226]

-0,007

 

I (кролика)

 

 

 

 

 

 

[226]

 

5

Тяжелый меромпозип

(кролика)

0,735 [227]

0,738

—0,003

6

Тропошіозии (кролика)

0,736

[222]

0,731

[226]

+0,005

7

Актин (кролика)

 

0,719 [228]

0,732

[226]

—0,013

8

Креатиикпназа (кролика)

0,747

[229]

0,735

[229]

+0,012

9

Мпокиназа

(кролика)

0,732

[230]

0,742

[224]

—0,010

10

Т-Глобулпп

(человека)

0,744 [231]

0,730

[224]

+0,014

11

Сывороточный альбумин (быка)

0,736

[149]

0,736

[224]

0,000

12

Яичный

альбумин (курицы)

0,746

[149]

0,737

[224]

+0,009

13

Желатина (кожи свиньи) **

0,696

[149]

0,704

[224]

—0,003

14

Эдестпн

(семян

конопли)

0,724

[149]

0,719

[224]

+0,005

15

Флагеллии

(Proteus

vulgaris)

0,729

[232]

0,725

[226]

+0,004

•Для определения экспериментальных значений фд использовались промышленные препараты белков.

•• Кажущийся удельный объем присутствующего в желатине оксилизила был полу­ чен из кажущегося мольного объема лизила прибавлением к нему 2,3 см'.моль, отвечающих добавлению одного гидроксильного кислорода.

(табл. 5). Процентное содержание триптофанила в белках обычно невелико, и у к а з а н н а я ошибка вряд ли может играть существен­ ную роль при расчете величины ф%.

У большинства белков пока неизвестно распределение амидвого азота между глутаминилами и аспарагинилами. Поэтому еще од­ ним допущением метода Кона — Эдсалла я в л я е т с я то, что обычно в белке предполагается наличие только глутаминилов, что соглас­ но данным табл. 5 может приводить к несколько заниженным зна ­ чениям ф\. Однако больших ошибок при этом не возникает. На ­ пример, дл я белков 3—8 в табл. 6 нами были проведены расчеты 0б вообще без учета амидного азота и в предположении, что весь он сосредоточен в глутаминилах . Во втором случае значения фі

всегда были, больше на 0,001

см3 /г, чем в первом. Поэтому для про­

чих белков (за исключением

Р Н К а з ы и лизоцима) мы рассчиты­

вали сначала величину кажущегося удельного объема без учета амидного азота и к результату добавляли 0,001 см3 /г. В табл. 6 п р и ­ ведены данные, полученные таким способом. Очевидно, что в слу­ чае содержания амидного азота только в аспарагинилах увеличе­ ние ф}, будет не более, чем на 0,001 см3 /г.

79