Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот - Лазуркина Ю.С.
Скачать (прямая ссылка):
а. Сущность явления оптической активности .... 150
б. Методы измерения вращения плоскости поляризации . 154
в. Дисперсия оптической активности белков и полипептидов 156
г. Дисперсия оптической активности нуклеиновых кислот . 162
4. Люминесценция. JI. А. Тумерман.........................166
а. Определение и классификация явлений люминесценции . 168
б. Спектры излучения.......................................172
в. Техника спектрально-флуоресцентных исследований . 181
г. Энергетический и квантовый выход флуоресценции . . 186
д. Процессы тушения флуоресценции..........................190
е. Длительность флуоресценции..............................191
ж. Поляризация флуоресценции растворов сложных органических молекул............................................. 201
з. Длительное послесвечение растворов сложных органических
молекул.............................................. 212
Литература..............‘.......................................218
Молекулярные спектры охватывают весьма широкий диапазон длин волн — от далекой ультрафиолетовой до далекой инфракрасной области. В молекулярной спектроскопии принято следующее условное деление спектра электромагнитного излучения: ниже 0,2 мк— далекая или вакуумная ультрафиолетовая область; 0,2—0,4 — ближняя ультрафиолетовая область; 0,4—
0,8 — видимая область; 0,8—2,5 — ближняя инфракрасная область; 2,5—50 — средняя инфракрасная область и 50—2000 мк—
8 Физические методы исследования белков
ИЗ
далекая инфракрасная область. Длина волны света X измеряется в мк (1 жк=10~4 см), ангстремах (1 А=10_3 см), ммк1 (1 ммк= 10 А). Частота света характеризуется следующими величинами: частотой v = c/%, измеряемой в сек-1, круговой частотой со — 2jtv, измеряемой в се/с~1; волновым числом v=lA, измеряемым в см~1.
Поглощающий свет образец характеризуется оптической плотностью
где /о — интенсивность падающего света; I — интенсивность прошедшего света. Данная полоса поглощения характеризуется частотой (или длиной волны) максимума, интенсивностью и шириной. Оптическая плотность образца, молекулы которого ориентированы преимущественно в определенном направлении, зависит от величины угла между выделенным направлением (осью образца) и направлением электрического поля поляризованной световой волны. Значение угла, при котором оптическая плотность максимальна, определяет поляризацию образца.
Поглощение света молекулой носит резонансный характер и велико только тогда, когда частота света близка к одной из собственных частот молекулы или, говоря на квантовом языке, когда энергия кванта света близка к разности энергий одного из возбужденных и основного состояния молекулы.
Собственные частоты системы частиц имеют порядок величины
где m — масса частицы; k — силовая постоянная, определяющаяся характером сил, действующих между частицами. Так как в молекулах взаимодействие носит чисто электромагнитный характер, то
где е — заряд электрона; ао—-характерное ]расстояние между частицами.
Эту оценку можно получить следующим образом. Рассмотрим заряд е массы т, вращающийся по орбите радиуса а0 вокруг неподвижного заряда е.
1 Согласно международной системе единиц SI, миллимикрон следует называть нанометром {нм). Такое название, однако, еще не получило широ-кого распространения.
D= IgA
(1)
(2)
k
(3)
Круговую частоту coo находим, приравнивая выражение для центростремительной силы силе кулоновского притяжения:
2
тща0 = — .
Такая же оценка получается для частоты линейных колебаний частицы массы т и заряда е вблизи неподвижного заряда е. В этом случае а0 будет равновесным расстоянием между колеблющейся частицей и неподвижной.
Молекулы состоят из частиц двух сортов — валентных электронов и атомных остовов — ионов. Для электронов (е~5* К)*-10 CGSE; a0~10-8 см-, т~10-27 г) характерная частота ve~ 1015 сек_1, а для ионов, которые приблизительно в 104 раз тяжелее, v/~ 1013 сек-1. Это соответствует длинам волн ^е~0,1 мк\ ~ 10 мк. Мы видим, что электронные колебания (переходы) должны возбуждаться ультрафиолетовым светом, а колебания ионов — инфракрасным. На самом деле электронные и колебательные спектры занимают широкие области длин волн, но эти области не перекрываются. Поэтому можно считать, что электронные и ионные колебания возбуждаются независимо. Собственные колебания и вращения ионного каркаса приводят лишь к размытию линий поглощения, отвечающих переходам.
Поглотив квант света, молекула недолго находится в возбужденном состоянии. Обычно не более чем через 10-9—10-8 сек она вновь переходит в основное состояние. Судьба освободившейся при этом энергии зависит от многих причин. Как правило, часть энергии переходит в тепло (в энергию колебаний рассматриваемой молекулы и молекул, ее окружающих). Остальная энергия может быть испущена в виде кванта света с длиной волны, большей длины волны поглощенного кванта. Этот квант может быть испущен в любом направлении, в частности под прямым углом к направлению падающего света. Рассеянный свет тоже распространяется во всех направлениях, но, в отличие от излученного, его частота не может сильно отличаться от частоты падающего света. Разность частот рассеянного и падающего света не превышает величины порядка характерной частоты колебаний ионов в молекуле (комбинационное рассеяние), в то время как частота излученного света может отличаться от частоты падающего на величину порядка частоты электронных колебаний.
