Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


√ипохромный эффект




¬ подавл€ющем большинстве случаев изменение конформации белков, нуклеиновых кислот и других биополимеров вызы≠вает значительные изменени€ в ультрафиолетовых спектрах поглощени€. Ќа рис. 8. приведены спектры поглощени€ полиадениловой кислоты, наход€щейс€ в двух различных состо€ни€х Ч в форме двойной спирали и в виде статистического клубка [5]. »з рисунка видно, что в данном случае происходит значительное изменение интенсивности поглощени€, но соотно≠шение интенсивностей пиков, их положение и сама форма спектра мен€ютс€ незначительно. Ётот результат характерен дл€ всех биополимеров. ѕриведенный пример иллюстрирует общее правило, соглас≠но которому интенсивность поглощени€ чрезвычайно сильно мен€етс€, если она св€зана с квантовыми переходами электро≠нов, сопровождающими изменение конформации молекулы. ≈сли в результате конформационного изменени€ интенсивность поглощени€ уменьшаетс€, то это €вление называетс€ гипохромным эффектом (гипохромизмом), а если, напротив, интен≠сивность поглощени€ увеличиваетс€, то это называетс€ гиперхромным эффектом (гиперхромизмом). Ёти эффекты, подобно круговому дихроизму и дисперсии оптического вращени€, отражают изменени€ в конформации биополимеров и чрезвычайно широко используютс€ дл€ изучени€ механизмов биологических процессов. ¬ насто€щее врем€ гипохромна€ теори€, представл€юща€ собой теоретическое обоснование гипохромного эффекта на основе электронного состо€ни€ молекулы биополимера, достаточно хорошо развита. √ипохромный эффект, сопровождающий изменение структу≠ры биополимера, про€вл€етс€ в спектрах поглощени€ в широ≠кой области длин волн. »зменение интенсивности поглощени€ весьма значительно, и экспериментальное определение гипо≠хромного сдвига не требует какой-либо специальной аппарату≠ры.

 

–ис 8. —пектр поглощени€ полиадениловой кислоты в форме двойной спирали (1) и в состо€нии статистического клубка (2)

 

ƒл€ этой цели может быть использован обычный ультра≠фиолетовый спектрофотометр. ќднако при работе в коротко≠волновой области вплоть до 1800 Ǻ необходимо принимать меры, чтобы избежать помех, св€занных с поглощением света кислородом. ƒостигнуть этого довольно легко, если заполнить всю оптическую систему газообразным азотом. ¬ области еще более коротких волн необходимы специальные вакуумные ультрафиолетовые спектрофотометры, в которых примен€ютс€ дифракционные решетки. „асто возникает потребность сн€ть спектр поглощени€ биополимера при различных температурах. “огда используют специальные термостатированные кюветы. ¬ них кювета с образцом помещена в специальный держатель, где посто€нна€ температура поддерживаетс€ в результате циркул€ции жидкости из термостата. „тобы предотвратить ис≠парение легколетучих растворителей, кварцевые кюветы снаб≠жают крышками. ѕри длинах волн, близких к вакуумной ультрафиолетовой области (l<2000 ј), поглощение раствори≠телей становитс€ достаточно интенсивным, и желательно, что≠бы длина кюветы была по возможности невелика.

 

√ипохромный эффект у полипептидов и белков.

–ассмотрим электронное состо€ние полипептидов и нуклеиновых кислот. ¬ состав пептидной группы вход€т атомы азота, углерода и кислорода, расположенные в одной плоскости. ¬алентное электронное состо€ние атомов пептидной группы приведено ниже:

ќ:(2s2px2py)2(2s2px2py)2(2s2px2py) (2рz) = t2rt2rtr p

—:(1 s)2 (2s2px2py) (2s2px2py) (2s2px2py) (2рz) = trtrtr p

N: (1s)2(2s2px2py)(2s2px2py)(2s2px2py)(2pz)2 = trtrtr p

 

ћономер белковой цепи подобен молекуле амида R1ЧCOЧNHЧR2. »зучение электронных спектров поглощени€ амидов квантово-механическими расчЄтами [6] позвол€ет установить схемы электронных переходов (рис 9)

 

  –ис 9. Ёлектронные переходы в амидной группе p2 Ц св€зывающа€ орбиталь —=ќ p* Ц несв€зывающа€ орбиталь —=ќ уровень p1 Ц несв€зывающа€ орбиталь N уровень n0 Ц состо€ние неподелЄнной пары электронов атома O2  

 

ѕереход ns* Ц атомный электронный переход в кислороде

ѕереход np* имеет малую дипольную силу, так как электронные облака n и p слабо перекрываютс€.

Ќа рис. 10 показаны волновые функции амидной группы, соответствующие еЄ наиболее подвижным электронам.

ѕереходный дипольный момент p,p* лежит в плоскости ЌNCO под углом 90 к линии, соедин€ющей атомы ќ и N, а момент перехода np* перпендикул€рен этой плоскости.

 

–ис 10. ¬олновые функции амидной группы  

 

 

»зуча€ оптические свойства молекул€рных кристаллов, ƒавыдов показал, что в регул€рной совокупности тождественных хромофорных (светопоглощающих) групп между их возбуждЄнными энергетическими уровн€ми может происходить резонансна€ передача энергии возбуждени€. –аспростран€етс€ энерги€ возбуждени€ Ц экситон (‘ренкель). ¬ результате резонансного взаимодействи€ энергетические уровни расщепл€ютс€, образуетс€ широка€ зона. ƒл€ перехода p1p* в a - спирали благодар€ экситонному расщеплению полоса 190 нм расщепл€етс€ на две, одна из которых пол€ризована вдоль оси спирали, втора€ перпендикул€рна к ней (Dn~10 нм).

 

–ис. 11 ”ровни энергии дл€ системы параллельных (а) и коллинеарных (б) дипольных моментов переходов

–езонансное взаимодействие приводит к перераспределению интенсивности спектральных полос. ¬ случае двух коллинеарных переходных диполей полоса с меньшей частотой (с большей длиной волны) увеличивает свою интенсивность за счЄт интенсивности коротковолновой полосы. ¬озникает гиперхромизм в длинноволновой полосе. Ќапротив, в случае параллельных дипольных моментов понижаетс€ интенсивность длинноволновой полосы и увеличиваетс€ интенсивность коротковолновой. ¬озникает гипохромизм длинноволновой полосы.

–ис. 12 —пектр полиглутаминовой кислоты  

 

»менно гипохромизм наблюдаетс€ в спектрах a-спиральных полипептидов и белков, а также двуспиральных нуклеиновых кислот. ≈сли дипольные моменты перпендикул€рны друг другу, то перераспределени€ интенсивности нет.

Ќапример, гиперхромизм наблюдаетс€ экспериментально дл€ полиглутаминовой кислоты (ѕ√ ). Ќа рис.12 показан спектр полиглутаминовой кислоты. ѕри рЌ 4,9 ѕ√  находитс€ в форме a-спирали, а при рЌ 8 Ц в форме статистического клубка. »нтенсивность длинноволновой полосы a-спирали понижена примерно на 30% (сильный гипохромизм) за счЄт регул€рности a-спирали. »счезновение гипохромизма при переходе спираль-клубок может дать количественную меру a - спиральности белка.

ќдной из причин снижени€ интенсивности поглощени€ при гипохромном сдвиге €вл€етс€ изменение ионизации биополимера при изменении рЌ водного раствора или других факторов. ƒруга€ причина Ч изменение направлени€ моментов квантовых переходов мономерных остатков биополимеров, сопровождаю≠щее переход к другой конформации. “ак, дл€ поли-L-глутаминовой кислоты изменение ионизации вызывает менее 1/3 наблю≠даемого изменени€ интенсивности поглощени€, тогда как дол€ гипохромного сдвига, обусловленна€ сменой направлени€ мо≠ментов квантовых переходов при изменении конформации, го≠раздо значительнее. —пектр поглощени€ макромолекулы, имеющей упор€доченное строение в возбужденном состо€нии, отражает взаимодействие между возбужденными мономерными звень€ми и существенно зависит от пространственного распо≠ложени€ их внутри молекулы.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-08; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2149 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќеосмысленна€ жизнь не стоит того, чтобы жить. © —ократ
==> читать все изречени€...

2078 - | 1825 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.012 с.