Физическая биохимия - Фрайфелдер Д.
Скачать (прямая ссылка):
После многих лет преподавания физической биохимии я понял, что студент, порабощенный математическими выкладками, редко достигает достаточно хорошего понимания метода и редко относится критически к работам, описываемым в научной литературе. Более того, многим студентам просто недостает математической подготовки для извлечения информации из стандартного математического подхода. Исходя из этого, я преподаю физическую биохимию, полностью опуская математические выкладки. Рассматривая какое-либо уравнение, я стараюсь объяснить, какие допущения были сделаны при его выводе и какие условия должны удовлетворяться для его применения. Методики описываю подробно, причем, главным образом, словами. Кроме того, привожу много примеров, которые объясняют их применение. Я чувствую, что такой полход дает хорошие результаты, и эта книга написана по тому же принципу. Математические выводы приведены для тех преподавателей, которые считают, что это необходимо для полного понимания материала. Основная цель этой книги — дать студентам необходимые знания для чтения и понимания текущей литературы.
Книга предназначена для студентов старших курсов и аспирантов, которые имеют подготовку в области химии и физики. Для некоторых приведенных здесь методов (особенно в разделе спектроскопии) требуется более основательное знание физики, и для овладения ими студенты должны обратиться к помощи преподавателя. В процессе работы над книгой многие исследователи помогали мне своими отзывами, и мне было приятно обнаружить, что книга полезна этим людям, поскольку она расширяет знание методов, получивших развитие после окончания их учебы.
Мне бы хотелось поблагодарить всех, чья помощь оказалась бесценной при подготовке рукописи к печати: Элиотта Андрофи, Дана Альтсрмана, Кэрол Орр и Иона Тыомспа — четырех студентов, оканчивающих Брандейский университет, и Роберта Сува, аспиранта того же университета, который исправлял двусмысленные и неточные выражения в рукописи; Эндрью Брауна, который исправлял опечатки в готовой рукописи; Ричарда Ман-дела, без помощи которого я не смог бы написать главы по спектроскопии; Алфреда Редфилда, Элен Ван Вьюнакис, Лоренса Левина, Роберта Болдуина, Бруно Зимма, Росса Фелдберга,
Шервина JTepepa, Ингу Малер и Сержа Тимашева, которые прочитали отдельные главы; Фила Хануолта, Пауля Шимела и Петера фон Хиппеля, которые проверили рукопись, подготовленную к публикации. Далее я благодарю всех тех, кто предоставил мне возможность воспроизвести в книге рисунки и фотографии из своих работ. Я благодарю также Милдред Кравиц и Барбару Наги, которые напечатали тысячи страниц, прежде чем книга приобрела окончательный вид. Мой последний неоплатный долг — перед моей женой Дороти, которая читала гранки и которая применила свое необыкновенное искусство корректора, ученого, редактора и логика, требуя совершенства от меня и этой книги.
Февраль 1976 г,
Дэвид Фрайфелдер
ГЛАВА 1
Характеристика макромолекул
Около полувека назад усилия биохимиков были направлены на то, чтобы попытаться установить все химические реакции, происходящие в живых клетках. При этом предполагали, что большинство биологических свойств клеток можно будет объяснить, зная реакции, в которых образуются или расщепляются ковалентные связи. И действительно, на основании полученного огромного набора биологических реакций мы можем теперь детально представить, как при химическом распаде выделяется энергия, как происходят превращения биологических макромолекул и как из аминокислот, нуклеотидов, сахаров и липидов образуются гигантские молекулы — макромолекулы.
В последние 30 лет стало очевидным, что, помимо химических реакций, по крайней мере столь же важны физические взаимодействия между молекулами — взаимодействия, при которых не происходит ни образования, ни распада ковалентных связей. Например, регуляция химических реакций (т. е. степень их протекания) осуществляется как путем физических изменений структуры макромолекул, так и путем изменения реакционной способности активных центров в макромолекулах, связанных с нековалентным присоединением малых или больших молекул. Более того, особые свойства крупных агрегатов макромолекул, которые находятся в клетках или в различных частях организма (т. е. в мембранах, клеточных стенках, хромосомах, сухожилиях, волосах и т. д.), определяются нековалентными физическими взаимодействиями. Следовательно, недостаточно знать только химические реакции; для понимания сложных биологических систем необходимо также знать физические свойства составляющих их молекул. Выяснение этого и является основной задачей физической биохимии. Приложение полученных данных к биологическим системам лежит в основе современной науки, названной молекулярной биологией. Большая часть данной книги посвящена описанию методов, применяемых для характеристики макромолекул. Поскольку язык, описывающий макромолекулы, обычно незнаком студенту-биохимику, вначале будут объяснены значения терминов и понятия, которые используются при рассмотрении свойств и формы макромолекул и переходов между различными формами.
