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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 51

Скачиваний: 0

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

ыых жидкостей (часто бромбензолом и керосином), которые вдоль колонки создают определенный градиент плотности. Капелька движется в область, где плотность окружающей его рабочей жид­ кости равна ее собственной плотности, н место остановки капель ­ ки, а, следовательно, и ее плотность регистрируется катетометром. Точность метода может быть доведена до 10~6 г/см3 , и он чрезвы­ чайно полезен в биологических исследованиях, когда в распоряже ­ нии экспериментатора имеются микроскопические количества изу­ чаемого материала. К сожалению, в этом методе, как и при работе с некоторыми типами дилатометров, осуществляется непосредст­ венный контакт исследуемой жидкости с рабочей смесью. Поэтому при достаточно точных измерениях экспериментатор не может быть уверен в том, что изучаемый эффект не является результатом пусть даже слабого взаимодействия исследуемых веществ с веществами рабочей смеси. Это обстоятельство и служит главным препятст­ вием в повышении точности измерений и установлении их надеж­ ности.

Максимально точным из всех известных методов измерения

плотности жидкости на сегодняшний день следует признать

метод

магнитного поплавка. Предложенный в 1913 г. Лэмбом и Л и

[105],

он был доведен до высокой степени совершенства, и при его

ис­

пользовании точность измерений

плотности жидкостей была

дос­

тигнута

равной 2 - Ю - 8

г/см3 [96,

106]. Сущность метода

заклю ­

чается

в следующем. В

исследуемую жидкость полностью

погру­

жают поплавок (обычно стеклянный), внутрь которого помещен магнит. Вес поплавка вместе с магнитом подбирают так, чтобы он был близок к архимедовой силе, развиваемой в исследуемом классе жидкостей. Разность веса и силы выталкивания компенси­ руется силой, вызываемой внешним магнитным полем, источником которого обычно служит соленоид. Величина компенсирующей силы известным образом связана с величиной протекающего через соленоид тока, который таким образом может служит мерой плот­ ности исследуемой жидкости. Появление различных модификаций

метода было обусловлено необходимостью

расширения

диапазо­

на измерений плотности при использовании

лишь одного

поплавка

(а не набора поплавков разного веса) и также необходимостью уп­ рощения работы с прибором. Введение платиновых разновесок [107], дополнительного постоянного магнита [108], второго соле­ ноида [109—111], автоматической регулировки [112, 1131 и создадаиие специальной конструкции [20] было направлено на выпол­

нение этих требований. Способ заполнения

поплавка

исследуе­

мой жидкостью [111] позволяет также использовать

метод для

изучения в я з к и х сред. С помощью метода

магнитного

поплавка

были изучены концентрационные зависимости плотности раство­

ров различных веществ, в том числе белков [20, 107,

И З ] , в об­

ласти малых концентраций, что позволило увидеть

некоторые

особенности свойств этих растворов и растворенных белков, не­ доступные д л я обнаружения и исследования другими методами.

IV

ДИ Л А Т О М Е Т Р И Я Г И Д Р О Л И З А

 

 

ОБЪЕМНЫЕ ЭФФЕКТЫ

 

ПРИ

ГИДРОЛИЗЕ МАКРОМОЛЕКУЛ

Расщеплению ковалентных связей может

сопутствовать целый

р я д превращений. К

ним относятся: изменение состава раствора

за счет образования

молекул меньшего размера, появление но ­

вых

ионизированных

групп, обиажение участков м а к р о м о л е к у ­

лы,

ранее недоступных для растворителя,

и т. д. Это приводит к

изменению взаимодействия макромолекулы или ее частей с ок­

ружением, а также к изменению внутримолекулярных

взаимодей ­

ствий, что

может

выразиться в изменении

объема

системы в

целом.

 

 

 

 

 

 

 

Исследование

объемных

эффектов, сопровождающих гидролиз

различных

органических

веществ,

ведется

с начала

X X

века

[114—118].

К настоящему

времени

объектом дилатометрии

слу­

ж и л и уж е не только белки, но и углеводы [57, 64,117,119—125],

нуклеиновые

кислоты [76, 126—128] и другие

вещества [57, 64,

117, 119—121, 129]. В большинстве этих исследований был полу­

чен важный

результат, свидетельствовавший

об уменьшении

объема системы, в

которой происходит расщепление веществ, и

об увеличении при

синтезе.

ДИЛАТОМЕТРИЯ ГИДРОЛИЗА АМИНОКИСЛОТ И ПЕПТИДОВ

Первой аминокислотой, гидролиз которой исследовали дилато­ метрически, был аспарагин. Амидиую связь в нем расщепляли с помощью амидазы, выделенной из Aspergillus niger [64]. Отсут­ ствие эффекта в ходе этой реакции объяснено растворением об­ разовывавшегося аммиака, что, по мнению авторов, должно ком­ пенсировать отрицательный объемный эффект, сопутствующий гид­ ролизу . Исследование гидролиза производной аланина, который происходит без образования газа, показало, что в данном случае, как и ожидалось, объем системы уменьшается [130]..

Из этих исследований можно было получить сведения т о л ь к о

о знаке

объемного эффекта,

а о его величине судить

трудно изза

невозможности проследить

ход реакции с самого начала в при ­

менявшихся дилатометрах.

Создание Сринивазайей

и

Срираига -

х а р о м

[57] двухпузырькового дилатометра (см. раздел

I I I ) поз ­

волило

впоследствии изучить данные процессы более

полно.

47

Т а б л и ц а 1

Объемные эффекты реакций (в см3 /моль), включающих в себя аминокислоты и малые пептиды [140—-143]

Реакция

СНзСООН + NHs -» СНзСОО- + NH+4 СНзСООЫ + NHaCHs -» СНзСОО- + ТШ+ зСН3 СНзСОNНСНгСООН + NHaCHaCOOCjHs -»

-» CHaCONHCHaCOO- + Ш+зСШСООСгШ

Г -

+ Г + - » 2 + Г -

А +

+ Г - ->+ А - + +Г~

А -

+ Г + —» Т А - + +Г-

А- + А + -» 2+А-

гг- + Г + -» +гг- + + Г -

ГГ- + А + -> + ГГ~ + + А -

гг-1- + г- ->+ гг - + + г -

ГГ +

+ А - -> +ГГ- + +А~

АГ- + Г + -» + АГ~ + +Г -

ЛГ- + Г+ — + ЛГ" + +

Г -

Г Г -

-f ГГ+ -» 2 + Г -

 

А Г -

+

ГГ + -» +АГ- +

+ Г Г -

А Г +

-f ГГ- — + А Г - + + Г Г -

А Г - +

АГ* -- »2 + АГ -

 

ЛГ- +

АГ + — +ЛГ- +

+ А Г -

Л Г +

+

А Г - - * +ЛГ- +

+ АГ~

Л Г - + Л Г + - ^ 2 + Л Г -

 

АГГ- Ч- Г + -> + А Г Г - + +Г - ,

А Г Г -

+ А + -» +АГГ- + Т А - '

AÏT+ + A- - > + А Г Г -

+ + А -

ААГ - +

АГ Г - -

АГ Г - - АГТ+- АГГ+ ,- АГТ+-

ГГ+

••АГГ- f+гг -

АГ +

— +АГГ- +

-'-Ar-

Ar*-*"--АГТ--!-+ Л Г -

Г Г - -Ч..+АГГ- +

+ГГ-

АГ- -» +АГГ- +

+АГ -

ЛГ- - * +АГГ- +

+ Л Г -

-17,4

-15,8

- 17,4

Д ф и о и

= - " , 0

 

 

-

8,9

 

 

-

9,9

2 Д ф і ; д и п - Д ф „ о и :

-

7,9

=

- 9 , 0

-8,9

-12,1

 

 

 

 

 

-13,1

 

 

 

 

 

-11,0

ДФ I дпп

 

 

 

 

-10,0

+

ДФ,

—

-11,2

 

~

 

2дпп

 

 

 

 

 

-10,9

 

 

 

 

 

-14,2

 

 

 

 

 

-13,3

 

 

 

 

 

-15,2

2ДФ,2 дни

 

 

 

-14,3

Д

Ф н о н :

 

-13,0

-

—14,0

 

-15,6

 

 

 

 

 

-14,4

 

 

 

 

 

-12,2

 

 

 

 

 

-13,2

Д Ф і д и п

+

Д Ф З д п и -

-10,9

- Д ф н о „

=

- 12, 5

-14,3

 

 

 

 

 

-15,3

ДФ,і дни

 

 

 

 

-15,7

 

Д Ф 3 Д 1 І п -

-15,1

ДФ,.,

=

—15,0

-14,2 -13,9

П р и м е ч а н и е. В таблице даны изменения объема, сопровождающие образование одной пары ионов, тетрапептпдов или более длинных пептидов, причем все они обозна­ чены как А Ф І Ю Н . Другие сокращения такие: для аминокислотного д и п о л я - Д Ф , „„„•

для дппептидного

диполя -

ДФ2 д и п ; для трипептидного диполя - ДФЧ M N •

Д

Г - глицин; А -

аланин; Л -

лейцин; ГГ - глицилглицин и т. д.

 

48'

Реакция

АГГ- + АГГ+ -» 2+АГГ-

А- + + Г " -* + А - + Г-

гг- + + г - - > + г г - + г _

АГ- + + Г~ -» + АГ- + Г-

лг- + + г - - . + л г - + г-

ГГ- + Т А - - * +ГГ- + А -

 

АГ- + + А - ^ . + А Г - + А~

 

Л Г- +

+А" — +ЛГ- + А -

1Т - + +АГ-

+ГГ- + АГ-

гг- + *лг- ->+ гг - + лг~

АГ- + + Л Г - ^ + А Г - + ЛГ-

АГГ- + +Г-

• +АГГ- + Г -

АГГ - . + + А -

. +АГГ- + А-

АГГ- +

+ГГ" -» +А1Т- +

 

ГГ-

АГГ- + + А Г - — +АГГ- + АГ -

АГГ- + + ЛГ~

+ АГГ - + ЛГ -

r - + N H . 1 + - ^ + r - + NH3

A - + N H 4

+ ^ + A - + NH 3

гг- +

mir

т г - + ni-із

АГ - + NI-L,+ -» + А Г - + NI-Із

Л Г" +

І Ш 4

+ ->+ Л Г - +

МНз

АГГ" +

 

-» +АГГ - + NH»

Г" +

I-1-.PО.Г -»+ Г - +

НРО.Г -

А" + ЫгРОГ -»+ А - +

НРО . Г -

ГГ- + НаРОГ -> Т Г " +

І-ІРОГ-

АГ" + НзРОГ ->+ А Г - +

НРО.Г-

ЛГ" + НаРОГ -> + ЛГ" + І-ІРОГ "

АГГ- + Н2 РОі- —+ АГГ" + И Р 0 4 ~

Т а б л и ц а 1 (окончание)

ДФТ

—15,2 2 А Ф з д ш і - > ф н о к =

-—16,0

+1,0

 

0

 

 

 

- 3 , 2

 

 

 

 

 

- 2 , 3

 

 

 

 

 

- 2 , 0

 

 

 

 

 

- 4 , 2

А Ф 2 д и п - А Ф 1 д и п =

- 3 , 3

=

- 2 , 5

 

 

- 3 , 0

 

 

 

 

 

—0,9

 

 

 

 

 

- 1 , 2

 

0

 

 

 

- 0 , 3

 

 

 

 

 

- 3 , 3

А Ф З д п п - Д Ф 1

Д.ш

=

- 4 , 3

=

- 3 , 5

 

 

- 0, 1

 

 

 

 

 

- 1 , 0

А Ф З д . ш - Д Ф 2 д и и =

- 1 , 3

=

—1.0

 

 

+5,0

А Ф і д и п - А Ф Н Н , +

=

+6,0

=

+5,0

 

 

+1,8

 

 

 

 

 

+2,7

А Ф 2 д и и - А Ф Ш - 1

ч + =

+3,0

=

+2,5

 

 

+1,8

А Ф З д н п - А Ф К Н . + =*

 

 

=

+1,5

 

 

—25,9

А ф 1 д . г а +

А Ф

Р -

=

—24,9

=

—26,0

 

 

-29,1

А Ф 2 Д 1 Ш + А Ф Р ~ =

- 28,2

=

- 28,5

 

 

- 27,9

 

 

 

 

 

—29,2

А Ф З д п п +

А Ф

Р -

=

 

=

—29,5

 

 

49

Смотрите также файлы