Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот - Лазуркина Ю.С.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотрим работу спектрополяриметра, в котором в качестве модулятора применена ячейка Фарадея. На соленоид ячейки от специального генератора (11) подается синусоидальное напряжение с частотой о). Плоскость поляризации света на выходе
а = Я/а,
где Я— амплитуда напряженности переменного магнитного поля в соленоиде; / — длина кюветы; а — постоянная Верде [27] вещества, применяемого в модуляционной кювете. Если исследуемое вещество поворачивает плоскость поляризации на угол <р, а призмы поляризатора и анализатора скрещены под углом 90°, то на фотоумножитель падает свет интенсивностью
При ф и а<^. 1 (что обычно выполняется, так как а не превышает, как правило, 1—3 град)
Световой поток, следовательно, содержит постоянную слагающую и гармоники с частотами со и 2м. Когда вращения нет или оно скомпенсировано (ф = 0), составляющая с частотой со пропадает. Сигнал с фотоумножителя попадает на радиотехническое устройство (Ю), служащее для выделения сигнала частоты ю и для регистрации его минимума. Для компенсации 'Вращения исследуемого образца используется компенсационное устройство, поворачивающее плоскость поляризации на тот же угол ф, но в обратную сторону. По нему и производится отсчет измеряемого поворота плоскости поляризации.
Так как именно при работе с биополимерам» часто приходится иметь дело с очень небольшими вращениями (до ~ 0,005—
—0,01°), необходимо иметь хорошее компенсирующее устройство, снабженное отсчетным устройством, позволяющим с надлежащей точностью измерять подобные вращения. Одним из самых простых и одновременно наиболее точных компенсирующих устройств является ячейка Фарадея, питаемая постоянным током. В ней угол ф определяется по силе тока в катушке.
Из уравнения (30) следует, что если знать аилу вращения и длину волны каждой оптически активной полосы поглощения в данной молекуле, то можно предсказать дисперсию оптической активности. И, наоборот, при помощи этого уравнения можно оценить электронные параметры соответствующих переходов из наблюдаемой дисперсии оптической активности.
Большинство оптически активных веществ не имеет полос поглощения в видимой части спектра: они расположены в ближ-
/ = /0 sin2 (ф + a sin at).
(32)
(33)
в. Дисперсия оптической активности белков и полипептидов
ней, а большинство — в далекой ультрафиолетовой области спектра. Поэтому до тех пор, ;пока измерения проводятся в видимой и близкой ультрафиолетовой области с не очень большой точностью (и поскольку полосы поглощения веществ лежат достаточно далеко друг от друга), дисперсия оптической активности часто подчиняется одночленному уравнению Друде
[«к =------?-----• (34)
Хотя самая длинноволновая полоса поглощения, т. е. самая
близкая к области, в которой ведутся измерения, дает наиболь-
ший вклад, Кс часто не совпадает со значенияем Я длинноволновой полосы.
В случае отдельных аминокислот более точные измерения
показывают, что дисперсия оптической активности подчиняется не одночленному, а двучленному уравнению Друде [28]. По-видимому, при дальнейшем совершенствовании измерений дисперсии оптической активности и более детальном обсчете этих кривых придется использовать еще больше членов уравнения Друде. С другой стороны, из кривых дисперсии оптической активности можно будет получить силы вращения отдельных полос.
Характерная, т. е. не зависящая от белковых групп, на существенно зависящая от конформации полипептидов составляющая дисперсии оптического вращения возникает при взаимодействии амидных групп, входящих в состав полипептида. В а-спирали амидные группы ориентированы одна относительно другой вполне определенным образом. В результате взаимодействия между ними длинноволновая я->-я*-полоса, рассмотрением которой мы пока ограничимся, расщепляется на две, с длинами волн Ai и Аг, в результате чего дисперсия оптического вращения спирального полипептида должна описываться двучленным уравнением Друде
[«]*.=—--------+ —^-------• (35)
Я2 -Х\ X2 - XI
Поскольку расщепление невелико, мы можем подвергнуть формулу (35) следующему преобразованию.
А, "1“ К
Введем среднюю длину волны А0 = 1~- 2 и величину ДА =
_Х\ — Х%
2
имеем:
Тогда, пренебрегая величиной (ДА)2 по сравнению с ДА,
= А20 + 2А0ДА,
It = А» — 2А0ДА.
Подставляя эти выражения в (35) и разлагая получающиеся при
2Я0ЛЯ
этом выражения в ряд до членов первого порядка по —-—-, полу-
яа-я;
чим
[а]х = + -а\-Ь..2%0Ь%.
Я3 - XI (Я2 - Я*)2
Введя обозначения
