ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Г лава из "Молекулярная биофизика" Многие макромолекулы, в том числе белки и нуклеиновые кислоты, в водных растворах являются макроионами, т. е. они несут на себе множество зарядов. Биополимеры представляют собой полиамфолиты, т. е. они содержат и катионные, и анионные группы. Свойства макромолекулы полиэлектролита в растворе зависят от ее строения, а также от pH и ионной силы раствора (см. стр. 65). [c.167] Существуют как твердые макроионы (глобулярные белки и др.), так и гибкие полиэлектролитные цепи. Очевидно, что поведение таких макромолекул в существенной степени определяется взаимодействием содержащихся в них зарядов. Величины этих зарядов в свою очередь зависят от степени диссоциации ионогенных групп и от окружающей их ионной атмосферы. [c.167] Конформация гибкой полиэлектролитной цепи, впервые рассмотренная в [73], определяется условием минимума для суммы конформационной и электростатической свободной энергии. Наличие одноименных зарядов в цепи означает их взаимное отталкивание, которое приводит к развертыванию клубка, к увеличению его размеров. Электростатическая свободная энергия гибкой макромолекулы вычисляется с учетом ионной атмосферы (см. стр. 63). Такой расчет был проведен Харрисом и Райсом [74] (см. также [75]). [c.167] В табл. 3.3 приведены значения электростатической энергии гипотетического полиэлектролита с г == 1000 при различных радиусах инерции и ионных силах [53]. [c.168] Эти значения вычислены с помощью упрощенной модели, в которой предполагается равномерное распределение неподвижных зарядов внутри сферы радиуса Я [76]. [c.168] Теория Дебая — Хюккеля, исходящая из линеаризованного уравнения Пуассона — Больцмана для плотности зарядов (см. стр. 63), строго говоря, неприменима к полиэлектролитам. Дело в том, что при не очень малых степенях ионизации электростатическое поле вокруг молекулы полиэлектролита велико, его энергия в несколько раз больше тепловой. Поэтому необходимо решать задачу с нелинеаризованным уравнением Пуассона — Больцмана. [c.169] Флори построил теорию размеров цепей полиэлектролитоа, сходную с предложенной им теорией объемных эффектов (см. стр. 143). Очевидно, что электростатическое отталкивание также приводит к набуханию клубка, зависящему от ионной силы [77]. Флори предполагал, что клубок вместе с иммобилизованным им растворителем в целом электрически нейтрален. Расчет показывает, что электростатические взаимодействия не могут превратить клубкообразную макромолекулу в вытянутую — происходит лишь набухание клубка. [c.169] Из теории Птицына следует линейная зависимость квадрата коэффициента линейного набухания от (/ — ионная сила), что также подтверждено опытом. [c.169] Эти данные получены методом рассеяния света для растворов, не содержащих солей [79]. Степень диссоциации поликислоты регулируется добавлением основания. При этом, конечно, ионная сила не остается постоянной. [c.170] В полиамфолитах возможно образование солевых связей между катионными и анионными группами, служащими проти-воионами по отношению друг к другу. [c.171] Набухание и сжатие полиэлектролита, по-видимо-му, весьма существенно в мембранных явлениях, но а большинстве случаев механические процессы в биологии имеют иной характер. [c.172] Более подробно свойства полиэлектролитов описаны в монографиях [48, 53, 82]. [c.172] Полиэлектролитными свойствами белков определяется воз-ожность их разделения и исследования методом электрофореза. Если раствор, содержащий заряженные частицы, находится в электрическом поле, то частицы перемещаются по направлению к соответствующим электродам. Электрофоретическая подвижность белка зависит от его суммарного заряда при данных значениях pH, ионной силы и т. д. [c.172] Следовательно, она дает важную характеристику макромолекулы. [c.172] Как и при диффузии и седиментации, регистрация электрофоретической картины производится с помощью оптических методов. Получаемая электрофореграмма содержит ряд пиков, отвечающих различным компонентам смеси. На рис. 3.21 показана электрофореграмма белков сыворотки крови человека [77]. [c.173] Описание методов электрофореза, их теории и результатов их применения к белкам содержится в ряде книг и статей (см., в частности, [83—86]). [c.173] Вернуться к основной статье