Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот - Лазуркина Ю.С.
Скачать (прямая ссылка):
среда имеет различные показатели преломлений — п- и п+ соответственно для лево- и правоциркулярнополяризованного света или, другими словами, среда 'проявляет «циркулярное двойное лучепреломление». Угол поворота на единицу длины пути выражается уравнением:
а = — (п_ — п+), (23)
X
где Я — длина волны падающего света; а—-угол, размерность
которого дана в рад/см. Обычно а выражают в град/дм пути.
Для этого выражение (23) надо умножить на 1800/я.
При работе с растворами обычно пользуются другими величинами; удельным вращением [а]?ь — величиной, постоянной для данного вещества:
[а]ч= а Цс, (24)
где а — вращение [раствора, в град\ I—длина пути света в растворе в дм\ с — концентрация вещества, в г/сж3; или молярным вращением [М\% — величиной, характеризующей силу вращения данного вещества, рассчитанную на 1 моль:
= (25)
где М — молекулярный вес. Эта величина имеет смысл вращения раствора с концентрацией 1 моль/л при длине пути света 1 м.
Обе эти величины являются функциями длины волны света. Для полимерных молекул, например белков и полипептидов, вводят величину вращения на 1 моль мономерных звеньев (в случае белков и полипептидов на 1 моль аминокислотных остатков)
[Як = [«]я~, (26)
где R — средний молекулярный вес мономерного звена. Величина вращения плоскости поляризации зависит от показателя преломления растворителя п. Чтобы найти величину вращения плоскости поляризации, которую имела бы молекула, помещенная в растворитель с показателем преломления, равным единице (т. е. в вакуум), экспериментально определенную величину умножают на так назы-
3
ваемый Лоренцев множитель Полученная величина называется
з
приведенным удельным вращением [/?'] = [?>].
В оптически активной среде обе циркулярнополяризованные компоненты не только распространяются с разными скоростями, но также по-разному поглощаются. После выхода из такой среды свет будет эллиптически поляризован. О такой среде говорят,
что она проявляет циркулярный (круговой) дихроизм. Обычно циркулярный дихроизм заметен вблизи полос поглощения оптически активного вещества и носит название эффекта Коттона. Следует иметь в виду, что любая среда, имеющая циркулярное двойное лучепреломление, одновременно проявляет циркулярный дихроизм. Между этими факторами так же, как между поглощением и дисперсией в обычной оптике, существует связь, и, измеряя на опыте одно явление, можно теоретически по формулам Крамерса — Кронига вычислить другую величину [25].
Точно так же, как в обычной оптике, в области большого циркулярного дихроизма (в области сильного поглощения) дисперсия оптической активности становится аномальной. В области, далекой от полос поглощения, дисперсия оптической активности изменяется плавно и называется нормальной.
В литературе очень часто аномальную дисперсию оптической активности называют эффектом Коттона. Такая терминология неправильна, поскольку эффектом Коттона называется эффект превращения плоскополяризованной волны в эллиптически поляризованную.
В параграфе 1 отмечалось, что каждой полосе поглощения можно сопоставить линейный осциллятор. Однако он не вращает плоскости поляризации света. -Простейшей моделью, приводящей к вращению, служит система из двух связанных осцилляторов, расположенных в разных плоскостях и повернутых один относительно другого на угол <р. Модель впервые предложена Куном.
Пусть осцилляторы имели одинаковые частоты до их сближения. При возникновении связи между ними полоса поглощения с частотой соо, отвечающая изолированным осцилляторам, расщепится на две с частотами coi и а>2, как это было объяснено в параграфе 1. Если расстояние между осцилляторами d и они повернуты один относительного другого на угол ф, то плоскость поляризации света круговой частоты со при прохождении слоя вещества единичной толщины с концентрацией «куновских димеров» п повернется на угол
где /о — сила осциллятора; с — скорость света.
Хорошо видно, что при d или ф, равных нулю, угол а = 0. Если система имеет плоскость или центр симметрии, то она является оптически неактивной. Величина взаимодействия в уравнении (27) проявляется в раздвижке частот coi и сог, причем при отсутствии взаимодействия между осцилляторами (а>1 = к>2 = соо) вращение, как видно из формулы (27), исчезает. Формула (27) теряет смысл в полосе поглощения, так как в ней не учитывается затухание.
(27)
Рис, 13. Дисперсия оптической активности и циркулярный дихроизм двух осцилляторов с частотой соо, расщепившейся в результате взаимодействия на
две частоты — (Oi и ш2
а — сильное расщепление по частоте; б — слабое расщепление по частоте
