ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Морфологические данные для некоторых биологических полимеров из "Структура макромолекул в растворах" В многочисленных работах, посвященных исследованию величины и ориентации двойного лучепреломления в растворах белковых полимеров, полученные данные, как правило, обсуждаются с использованием модели жестких палочкообразных частиц, что во многих случаях (фиброин щелка [124], пектин [125, 126] и др.) приводит не только к качественному, но и количественному согласию с теорией. В то же время метод двойного лучепреломления оказывается полезным при изучении агрегации частиц и гелеобразования, например, в растворах фибриногена [127] и казеина [128], а также с успехом может применяться для исследования процессов гидролиза (в растворах пектина [129]) и влияния других воздействий на морфологические свойства частиц (миозин [130]). [c.612] В ряде работ было показано, что динамооптические свойства белковых полимеров весьма чувствительны к их денатурации, поскольку переход вещества из нативного состояния в денатурированное сопровождается резким изменением размеров и формы макромолекул. Это позволило использовать динамооптический метод для изучения процессов денатурации,например, миозина [131], овальбумина [132, 133] и сывороточного альбумина [134, 135]. [c.612] Тепловая денатурация ДНК приводит также к весьма резкому уменьшению величины двойного лучепреломления и увеличению угла ориентации в ее растворах [115—119, 122], что указывает на переход к более свернутой конформации молекул и на уменьшение степени их внутренней упорядоченности при нарушении биспиральной структуры Уотсона — Крика. Количественные данные о динамооптических свойствах макромолекул ДНК в денатурированном состоянии практически отсутствуют. Несколько более полная (хотя далеко еще не достаточная) информация, имеющаяся для нативных образцов ДНК, будет рассмотрена позднее. [c.612] В отличие от гибких цепных молекул без вторичной структуры жесткие спиральные молекулы ПБГ в растворе обнаруживают большое положительное двойное лучепреломление в электрическом поле [144], что указывает на высокую упо-рядоченность их внутренней структуры. В переменном электрическом поле наблюдается резкая частотная зависимость постоянной Керра, указывающая на дипольный характер процесса ориентации и релаксации. Иллюстрацией служит рис. 8.11, где представлена зависимость Ап = (х) для растворов образца ПБГ (М 10 ) в хлороформе [145]. [c.613] Если в качестве исходной молекулярной структуры принять а-спираль (1,5 А на мономерное звено), то по длине I можно определить молекулярный вес М, значение которого также приведено в табл. 8.9. Оно хорошо согласуется с величиной, полученной из вискозиметрии (Л . = 0,95-10 ), что подтверждает правильность предположения о структуре а-спирали. [c.613] Величина — уз может быть определена из динамооптических измерений, результаты которых для того же образца ПБГ графически представлены на рис. 8.12. Наклон прямых дает величину [п]/[т]], с использованием которой по формуле (7.38) вычисляется анизотропия молекулы у1 — Уз. При вычислении в (7.38) вводится множитель Лоренца ип + 2)13] и принимается Ьо1Р р) = 1. [c.614] Для абсолютно жестко построенного мономера ПБГ (—ЫН-СНК-СО) , где 7 есть — (СН2)2-СОО-СН2СвН5, анизотропия а — aJ должна быть отрицательной. Тот факт, что она имеет небольшое положительное значение, указывает на существенно большую гибкость боковой эфирной группы по сравнению с основной спиральной цепью, скрепленной водородными связями. [c.615] Дальнейшее применение динамооптического и электрооптиче-ского методов [273]), показало, что спиральная молекула ПБГ не является обсолютно жесткой и может быть моделирована червеобразной щелью (см. гл. I 6) с персистентной длиной около 600 А. [c.615] Данные, полученные при использовании хлороформа в качестве растворителя, несколько хуже согласуются со свойствами модели а-спирали, чем результаты, полученные в дихлорэтане. Это может быть вызвано как ассоциацией молекул в хлороформе, так и некоторым изменением конформации молекул при замене одного растворителя другим. [c.615] Изучение частотной зависимости электрооптического эффекта показывает, что времена релаксации г и соответствующие эффективные длины I можно считать независимыми от частоты лишь в первом приближении и только в области достаточно высоких частот V. Напротив, с уменьшением V значения т и заметно возрастают (рис. 8.13 [145]). Это возрастание сходно с эффектом изменения Вг и , наблюдаемым при изучении углов ориентации динамического двойного лучепреломления (см. рис. 8.6), и, очевидно, вызвано полидисперсностью образца. [c.615] Последнее обстоятельство указывает на большую степень упорядоченности структурных элементов цепи ДНК, обеспечивающую столь значительную собст-венную (отрицательную ) анизотропию макромолекул лы. В то же время из приведенных данных можно сделать вывод об уменьшении gi — gi с возрастанием молекулярного веса. Следовательно, оптиче-ские свойства молекул ДНК не соответствуют модели прямых стержней с упорядоченной структурой (подобной ПБГ), для которых удельная анизотропия gi — gz не должна зависеть от длины частицы. Уменьшение gi — gz с возрастанием М может быть истолковано как проявление изогнутости биспиральной цепи ДНК. [c.616] Однако это возрастание столь значительно, что не может быть приписано влиянию только молекулярного веса частиц и, ио-видимому, связано с различием в степени упорядоченности структуры разных образцов. [c.617] Бедность систематического экспериментального материала о величине двойного лучепреломления ДНК и отсутствие уверенности в воспроизводимости имеющихся данных делают малопродуктивным дальнейшее обсуждение зависимости анизотропии макромолекул от молекулярного веса, хотя сама по себе эта зависимость, как уже указывалось, весьма существенна. [c.617] В то же время экспериментальные данные о величине двойного лучепреломления ДНК могут быть разумно интерпретированы, если вместо жесткого стержня в качестве модели макромолекулы ДНК принять статистический клубок с большой жесткостью [137]. [c.617] Прежде всего нетрудно видеть, что большая отрицательная анизотропия, наблюдаемая в потоке, объясняется нормальным расположением плоскостей пуриновых и пиримидиновых оснований полинуклеотидной цепи к оси двойной спирали Уотсона — Крика. При такой структуре разность двух главных поляризуемостей а —мономерного звена ДНК (нуклеотидная пара, содержащая две фосфатные группы, две группы дезоксирибозы и два основания) в осях оснований спирали практически сводится к разности поляризуемостей боковых групп-оснований, поскольку анизотропия главной (нуклеотидной) цепи весьма незначительна. Данные расчета, произведенного с использованием известных значений главных поляризуемостей связей, приводят к величине анизотропии нуклеотидной пары в осях двойной спирали — aJ —190 10 25 см [137]. Эта теоретическая величина может быть использована при обсуждении экспериментальных данных о величине двойного лучепреломления. [c.617] Используя найденное выше теоретическое значение — и экспериментальную величину двойного лучепреломления [п], можно определить число мономерных единиц (нуклеотидных пар) в сегменте гауссовой цепи, моделирующей макромолекулу ДНК. Результаты приведены в табл. 8.10. Они показывают, что заметный вклад в наблюдаемую величину [п] вносит эффект ми-кроформы n fs, составляя по абсолютной величине около половины эффекта собственной анизотропии цепи [п]е. [c.618] Следует заметить, что величина 5, приведенная в табл. 8.10, имеет условное значение, поскольку она получена с помощью уравнения (8.8), справедливого для гауссовых цепей, тогда как молекулярная цепь ДНК, хотя и свернута в рыхлый клубок, однако далеко не является гауссовой. В этом можно убедиться, изучая зависимость удельной анизотропии gi — g2 от молекулярного веса М в гомологическом ряду фрагментов ДНК, полученных дроблением ее в ультразвуковом поле. [c.619] Различно обозначенные точки относятся к разным опытам. [c.620] Вернуться к основной статье