Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

лотности в элементарной ячейке и установить взаимное расположение атомов или молекул в кристалле.

Метод РСА используется для установления пространственной структуры искусственных и биологических мембран, позволяет определить их толщину, а также распределение белков и липидов в системе. Методом РСА была измерена толщина белкового и липидного слоев, установлено несимметричное распределение некоторых липидов в двух фос-фолипидных слоях, образующих бислойную структуру. Очень ценную информацию дает этот метод при изучении влияния ряда факторов (температуры, природы растворителя) на конформацию пептидных и углеводородных цепей в мембране.

Однако РСА может использоваться только для исследования крупных монокристаллов или совокупности мелких кристаллов (кристаллитов), что существенно сужает область применения этого метода.

Дисперсия оптического вращения (ДОВ) и круговой дихроизм (КД). Методы ДОВ и КД представляют собой два различных способа изучения одного и того же явления — взаимодействия монохроматического линейно поляризованного света с оптически активными молекулами. При использовании метода ДОВ изучается зависимость величины угла поворота плоскости поляризации световой волны поляризованного излучения в диапазоне от 180 до 240 нм. ;В основе метода КД лежит различная способность оптически активных молекул поглощать право- и левополяризованный свет. Зависимость параметра эллиптичности (пропорционального разности между поглощением образцом право- и лёвополяризованного света )от длины волны называется спектром КД. Его, как правило, также получают в диапазоне длин волн от 180 до 240 нм.

В большинстве молекул биополимеров, например, в белках и нуклеиновых кислотах, а также в ряде кофакторов и пигментов содержатся оптически активные центры. Поэтому спектры ДОВ и КД дают в.ажную информацию о пространственной ориентации и взаимодействиях различных компонентов биомембран. Так, методы ДОВ и КД позволяют оценить долю а-спиральных и других участков полипептидных цепей в белковых молекулах, находящихся в растворе или введенных в мембранную структуру.

Однако следует отметить, что при интерпретации результатов, полученных этими методами на мембранных системах, возникают определенные трудности, которые обусловлены, в частности, некоторой гетерогенностью мембранных суспензий.

Инфракрасная спектроскопия. При поглощении света с длинами волн от 1 ООО до 10 000 нм происходят переходы между колебательными уровнями основного состояния молекул исследуемого вещества. Каждый колебательный уровень обусловлен различными движениями функциональных групп, входящих в состав : молекулы. Эти движения представляют собой растягивания химических связей, изменения величин углов между ними и более сложные типы внутримолекулярных перестроек. Изучение зависимости величины поглощения от длины волны инфракрасного света (ИК-спектр) различных объектов с известной химической структурой позволило отнести ряд полос в спектре к определенным функциональным группам — амид-ной, карбонильной и т. д. В частности, полосы поглощения, которые определяются колебаниями амидных групп, позволяют получить данные о наличии в белках а-спираль-ных участков и складчатых р-структур, а также об изменениях конформации белка в ;мембранах в различных условиях.

К сожалению, в инфракрасной области спектра сильно поглощает вода. Это маскирует характерные полосы поглощения большинства групп биополимеров. Поэтому из образцов обычно удаляют воду и изучают поглощение высушенных пленок. Иногда вместо обычной воды используют тяжелую воду, которая наиболее интенсивно поглощает в иной области спектра, или растворяют образцы в органических растворителях.

При интерпретации результатов, полученных методом ИК-спектроскопии, следует учитывать, что удаление воды или ее замена органическим растворителем может существенно повлиять на конформацию белково-липидных комплексов в мембране, структура которой в значительной мере определяется физико-химическими свойствами воды.

Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Входящие в состав атомов электроны обладают спином, или, иначе говоря, собственным магнитным моментом. Как правило, на атомных орбитах находятся только спаренные электроны с антипараллельными спинами, и общий магнитный момент таких электронных пар равен нулю. Однако если в образце имеются неспаренные электроны, то во внешнем магнитном поле они будут ориентироваться параллельно или ан-типараллельно ему в зависимости от собственного спина. Переориентация спина неспаренного электрона сопровождается поглощением микроволнового излучения в области длин волн ~ 1 см. Это явление получило название ЭПР. Измеряя величину поглощения электромагнитного излучения с определенной длиной волны, можно определить концентрацию неспаренных электронов в исследуемом образце.

Метод ЭПР, например, был с успехом использован для изучения динамики светоиндуцированных процессов образования неспаренных электронов (свободных радикалов) в молекулах пигментов, локализованных в мембранах хлоропластов. При этом был установлен многостадийный механизм первичных стадий трансформации энергии света в фо тосинтетических мембранах.

ЭПР-спектроскопия широко применяется для исследования объектов, в которых практически нет собственных неспаренных электронов. В изучаемую систему вводятся так называемые метки, или парамагнитные зонды,— вещества, которые содержат неспаренные электроны. В молекулах меток содержится атом азота с неспаренным электроном на 2ря-орбитали. Изучая спектры ЭПР, полученные в микроволновом диапазоне частот электромагнитных волн, можно судить о переносе меток через мембрану, получать информацию о характере вращения молекул и изучать фазовые переходы в мембранных системах под действием различных факторов. Однако при интерпретации результатов, полученных методом ЭПР-спектроскопии, следует учитывать возможные изменения свойств объекта, которые могут произойти при введении в него метки.

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР). В

страница 43
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Структура и функции мембран" (2.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.11.2019)