Студопедия — ПРОЯВЛЕНИЕ ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ В УФ СПЕКТРАХ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ПРОЯВЛЕНИЕ ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ В УФ СПЕКТРАХ






Когда пептидные цепи формируются в упорядоченные структуры (например, спираль) возникает вторичная структура белка. Появление таких структур можно выявить методом УФ спектроскопии. Так, например, на рис. 2.3.1 показано влияние рН и температуры на вид спектра поли-L-лизина. При повышение величины рН (при постоянной температуре) количество положительных зарядов на боковых цепях лизина уменьшается. Это способствует укладке полипептидной цепи в более упорядоченную структуру (спираль). В УФ спектре такая перестройка вторичной структуры (от статистического клубка к спирали) проявляется гипохромным эффектом. Повышение температуры при постоянном рН преобразует спиральную структуру полипептида в β-структуру складчатого типа. Эта перестройка проявляется гиперхромным эффектом. Белки обычно содержат одновременно несколько элементов вторичной структуры в различных положениях пептидной цепи. Процесс денатурации уничтожает значительную часть этих вторичных структур, и как следствие мы имеем изменения в спектрах поглощения. Особенности поглощения, связанные с α-спиралью, β-складчатой структурой или произвольным скручиванием достаточно отчетливы, чтобы можно было использовать их для диагностических целей в случае природного белка, однако здесь более информативными могут быть спектры кругового дихроизма.

 


35. УФ СПЕКТРЫ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Интенсивное поглощение всех нуклеиновых кислот в ближней УФ-области почти целиком обязано пуриновым и пиримидиновым основаниям. Сахарофосфатный остов РНК и ДНК дает незначительный вклад в спектр поглощения при длинах волн, превышающих 200 нм.

Спектры рибонуклеотидов весьма близки к ним, за исключением спектра уридина (U), у которого λmах = 260, а не 268 нм.

Однако электронная структура пуринов и пиримидинов гораздо сложнее, чем белковых хромофорных групп. Основания имеют очень низкую симметрию и много несвязывающих электронов. Сопоставление со спектрами ряда более простых молекул показывает, что у всех оснований в области от 200 до 300 нм должно проявляться несколько разных n → π*- и π → π*-переходов. Кажущиеся простыми полосы поглощения аденина (A) и урацила (U) с λmax = 260 нм, имеющие вид гауссовых кривых, в действительности порождаются более чем одним переходом. G и С имеют по две полосы. На самом деле они, вероятно, обладают большим числом неразрешенных полос.

Свободное основание, нуклеозид (основание, присоединенное к сахару), нуклеотид (основание, присоединенное к фосфату сахара) и денатурированный полинуклеотид все они имеют очень похожие спектры поглощения в этой области (см. табл. 2.3.2).

Таблица 2.3.2

Полосы поглощения нуклеотидов

 

Спектры всех четырех нуклеозидов чувствительны к рН. Протонирование С и G приводит к значительному сдвигу поглощения в сторону больших длин волн (красное смещение). Депротонирование U или Т при щелочных рН также приводит к существенному красному смещению максимума поглощения. Протонирование А сопровождается гораздо меньшими спектральными изменениями. Все эти эффекты весьма полезны для определения степени ионизации отдельных составляющих нуклеиновых кислот, однако в полимерах они становятся более сложными из-за сильного электронного взаимодействия между основаниями. Присутствие фосфатных групп, по-видимому, не сказывается сколько-нибудь заметно на молярной экстинкции различных составляющих нуклеиновых кислот.

Энергия длинноволновых, достаточно интенсивных электронных переходов пяти наиболее распространенных оснований почти одинакова. Это служит серьезным препятствием для детального анализа электронных спектров ДНК и РНК. Полосы поглощения отдельных хромофоров типичной нуклеиновой кислоты сливаются и дают простую на вид полосу с λmax = 260 нм (см. рис. 2.3.8).

Рис.2.3.8 Спектр поглощения ДНК как функция температуры.

После расщепления ДНК ферментами в растворе должны присутствовать только мононуклеотиды и, возможно, небольшое количество коротких олигомеров. Спектр, измеренный при высокой температуре, очень близок к спектру препарата, обработанного ферментами. I - нативная ДНК, 250С; II - препарат, обработанный ферментами; III - ДНК Rcoli, 82oС. [D.Voet, W.B.Gratzer, R.A.Cox, P.Doty, Biopolymers, 1, 193 (1963).]

Свойства отдельных оснований оказываются весьма близкими, так что даже в отсутствие достаточно сильного взаимодействия между основаниями трудно представить полосу поглощения с λmax = 260 нм для нуклеиновой кислоты в виде суммы четырех составляющих с определенными весами.

Средний коэффициент молярной экстинкции при 260 нм в расчете на моль нуклеозидов равен примерно 1,0·104.

В общем, поленуклеотиды и нуклеиновые кислоты поглощают меньше в расчете на нуклеотид, чем сумма составляющих их нуклеотидов. Таким образом, природная двухспиральная ДНК поглощает меньше на нуклеотид, чем денатурированная («расплавленная») нить ДНК, т.е. и здесь, как и в белках, наблюдается гипохромизм.

Рис.2.3.9 Гиперхромный эффект при денатурации нуклеиновых кислот.

Гипо- и гиперхромизм полинуклеотидов или нуклеиновых кислот относительно нуклеотидов в первую очередь является следствием взаимодействий между соседними основаниями при их упорядоченном размещении в спиральном полимере. Изменения при денатурации в одиночных спиралях или при гидролизе мононуклеотидов легко измеряются (обычно они составляют 30 - 40%) и часто используются для наблюдения за кинетикой или термодинамикой процесса денатурации НК или определения температуры плавления вторичной структуры (см. рис. 2.3.10).

 

Рис.2.3.10 Определение температуры плавления вторичной структуры ДНК
методом электронной спектроскопии, основанном на гиперхромном эффекте
.

Гипохромность полинуклеотидов или нуклеиновых кислот относительно мономерных нуклеотидов является следствием взаимодействий между соседними основаниями при их упорядоченном расположении в спиральной цепи полимера. Происхождение гипохромизма по своей природе электромагнитно. Оно включает взаимодействия между переходными дипольными моментами индивидуальных оснований и их соседей. Таким образом, оно зависит не только от внутренних переходных моментов каждого основания, которые для химически различных оснований отличаются по величине и направлению, но также от относительной ориентации взаимодействующих оснований. Упорядоченные основания поглощает слабее в расчете на нуклеотид, чем неупорядоченные. Стопка из двух оснований имеет немного меньшую оптическую плотность, чем удвоенная оптическая плотность одного основания; и так далее. Таким образом, пары контактирующих оснований в двойной спирали поглощают меньше, чем частично контактирующие основания в одиночной спирали, которые поглощают слабее, чем мононуклеотиды.







Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 1664. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Закон Гука при растяжении и сжатии   Напряжения и деформации при растяжении и сжатии связаны между собой зависимостью, которая называется законом Гука, по имени установившего этот закон английского физика Роберта Гука в 1678 году...

Характерные черты официально-делового стиля Наиболее характерными чертами официально-делового стиля являются: • лаконичность...

Этапы и алгоритм решения педагогической задачи Технология решения педагогической задачи, так же как и любая другая педагогическая технология должна соответствовать критериям концептуальности, системности, эффективности и воспроизводимости...

Ведение учета результатов боевой подготовки в роте и во взводе Содержание журнала учета боевой подготовки во взводе. Учет результатов боевой подготовки - есть отражение количественных и качественных показателей выполнения планов подготовки соединений...

Сравнительно-исторический метод в языкознании сравнительно-исторический метод в языкознании является одним из основных и представляет собой совокупность приёмов...

Концептуальные модели труда учителя В отечественной литературе существует несколько подходов к пониманию профессиональной деятельности учителя, которые, дополняя друг друга, расширяют психологическое представление об эффективности профессионального труда учителя...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия