Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот - Лазуркина Ю.С.
Скачать (прямая ссылка):
о которых будет сказано }|иже, этот факт дал возможность однозначного установления вторичной структуры тРНК-
Этот метод был также применен для изучения изменений структуры ДНК фагов при УФ-облучении [84, 85]. Существенно то, что высокая чувствительность метода позволила провести детальное изучение этих Рис’ 36' 3ависимость ткр от коп-
изменений (образование дена- центрации нуклеиновой кислоты
турированных участков и тими-диновых «сшивок») при очень
малых дозах облучения, близких к биологическим. Это дало возможность установить известные корреляции между этими изменениями структуры ДНК и биологическими последствиями облучения.
ж. Поляризация флуоресценции растворов сложных органических молекул
Причины частичной поляризации флуоресценции. Тот факт, что излучение флуоресценции растворов сложных органических молекул (красителей) является всегда в большей или меньшей мере частично поляризованным, был впер-
io to id id in
Ст,мке/мл
вые обнаружен в 1920 г. Вейгертом. Уже через три года после этого в обстоятельной статье С. И. Вавилова и В. J1. Левшина [86] эти явления были объяснены с точки зрения осцилляторной модели. В дальнейшем эта теория была развита и детализована во. многих работах [87—91].
На первый взгляд частичная поляризация излучения растворов представляется весьма загадочной, так как молекулы флуоресцирующего вещества распределены в среде хаотически и сразу неясно, откуда возникает анизотропия в распределении излучающих молекул (диполей), которая могла бы объяснить частичную поляризацию излучения. Нетрудно, однако, видеть, что эта анизотропия создается самим возбуждающим пучком света, в котором колебания происходят всегда перпендикулярно к направлению распространения света (лучу), и обусловлена тем, что вероятность возбуждения той или иной молекулы зависит от угла между осью осциллятора поглощения и направлением электрического вектора возбуждающей световой волны.
Представим себе для простоты, что возбуждение производится светом, распространяющимся в направлении оси х и поляризованным по оси z, а наблюдение флуоресценции ведется в направлении оси у (рис. 37) (такая схема наблюдения применяется при изучении поляризации флуоресценции почти всегда). Каждую молекулу мы заменяем в нашей модели линейным осциллятором. При этом следует различать осциллятор, ответственный за поглощение света молекулой, и осциллятор, ответственный за испускание ею света. Ориентация этих осцилляторов относительно
осей, жестко связанных с молекулой, определяется ее структурой. Эти осцилляторы могут в зависимости от длины волны возбуждающего света либо совпадать по направлению, либо образовывать между собой тот или иной угол а. Положим сначала, что направления осцилляторов поглощения и излучения совпадают (а = 0), и сделаем еще два заведомо неверных упрощающих предположения, от которых мы позже освободимся.
Предположим, во-пер-вых, что поглощают свет только те молекулы, у которых в данный момент ось осциллятора поглощения
Рис. 37. Схема наблюдения при измерениях степени поляризации излучения
совпадает с направлением электрического вектора возбуждающего света (Е), и, во-вторых, что среда является настолько жесткой, что за время возбужденного состояния молекула не успевает сколько-нибудь заметно повернуться, так что направление всех излучающих осцилляторов совпадает с направлением поглощающих, т. е. с вектором Е.
Так как каждый излучающий осциллятор дает излучение линейно поляризованное (рис. 38), а в нашем случае все молекулы имели бы параллельно ориентированные осцилляторы излучения, то наблюдаемое нами флуоресцентное излучение было бы также линейно поляризованным. В схеме опыта на рис. 37 свет флуоресценции был бы поляризован так же, как возбуждающий, т. е. его электрический вектор был бы направлен параллельно оси z.
Рис. 38. Поле излучения линейного осциллятора (электрического диполя)
Частично поляризованное излучение можно рассматривать как смесь (суперпозицию) естественного света с интенсивностью 1п и линейно поляризованного с интенсивностью / . Степенью поляризации называют долю поляризованного света в общей, суммарной интенсивности света, т. е. отношение
Р=-Г^Г- (62)
п'р
Нетрудно привести последнее выражение к другому, более удобному виду. Если пропустить пучок частично поляризованного света через анализатор (устройство, пропускающее свет с колебаниями только в одной определенной плоскости) и поворачивать анализатор'•'вокруг луча, то при некоторой определенной ориентации анализатора интенсивность прошедшего через него света будет иметь максимальное значение/макс, а при [повороте анализатора на 90° она будет иметь минимальное значение /ниним. Очевидно, в первом случае поляризованная компонента проходит через анализатор полностью, а естественная ослабляется вдвое, т. е.
