Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
гат, состоящий из небольших кремнеземных частиц диаметром 3 нм, очевидно, обеспечивает формирование достаточно развитой поверхности для активной денатурации белка. Однако в си-ликагеле, состоящем из частиц диаметром 30 нм, уже каждая отдельная частица действует в качестве активного участка денатурации. В любом случае активность, отнесенная к 1 г БЮг, кажется низкой из-за того, что только наружная поверхность гранулы силикагеля участвует в таком процессе. Интересно отметить, что когда на эритроциты действовали кремнеземными частицами размером 3 нм, то они, очевидно, покрывались небольшими частицами в такой степени, что молекулы белка уже не испытывали денатурацию при последующем воздействии кремнеземных частиц большего размера.
Мицеллы, состоящие из свободных жирных кислот и подобно кремнезему проявляющие слабокислотный характер, спо-
Кремнезём в биосфере
1059
собны также, согласно данным Марголиса [267], вызывать в токе крови денатурацию в соответствии с фактором Хагемана и свертывание крови.
В зависимости от испытуемого животного материала должны существовать некоторые основные различия либо в энергиях адсорбции кремнезема на эритроцитах, либо в проявляемых механических воздействиях. Ариенцо и Бресчано [268] сообщили, что количество данного типа 5Ю2, необходимого, чтобы вызывать гемолиз 106 клеток, составляло (в микрограммах) 0,104 для крысы, 0,173 для человека, 0,33 для кролика, 0,63 для курицы, 1,17 для быка, 4,8 для лошади и до 80,0 для лягушки с промежуточными в указанном интервале значениями для других животных.
Наблюдения Холта и Вента [269] наводят на мысль о том, что кремнеземные частицы размером меньше 5 нм и, следовательно, безвредные могут стать токсичными в биологической системе за счет какого-либо типа полимеризации, стимулируемой внутри данной системы. Авторы наблюдали, что полимеризация кремнеземных частиц может иметь место, когда монослой белка (инсулина), находящийся на поверхности жидкости — очень разбавленного золя кремневой кислоты,— поглощает кремнезем из раствора, и при последующем сжатии пленки частицы кремнезема тесно сближаются. Такая полимеризация протекает наиболее быстро в области рН 5,4—6,1, т. е. как раз при тех значениях рН, когда идет наиболее быстро процесс гелеобразова-ния кремнеземных золей. Это означает, что, хотя поликремневая кислота, состоящая из частиц размером меньше 5 нм, может быть безвредной в биологической системе, частицы тем не менее способны объединиться вместе в большие агрегаты благодаря отмеченному выше механизму, особенно в том случае, когда биологические мембраны могут сжиматься. Образовавшиеся большие агрегаты могут затем становиться активными по отношению к денатурации белка.
Когда эритроциты, помещенные в суспендированную среду — коллоидный кремнезем (с частицами диаметром 14 нм),— центрифугировали, состоящая из клеток поверхность сморщивалась с образованием зернистой структуры, которая, вне всякого сомнения, появлялась благодаря деформации, возникшей при адсорбции коллоидных частиц [270]. Браун [271] наблюдал, что липиды поверхности эритроцитов адсорбировались кремнеземом. Депассе и Варлус [272] предположили, что сильное связывание частиц кремнезема с поверхностью эритроцитов обусловливается присутствием в мембране четвертичных аммониевых ионов.
Не все белки, адсорбированные кремнеземом, испытывают денатурацию. Так по крайней мере у-глобулины, которые ад-
1060
Глава 7
сорбировались на измельченном в порошок кварце, сохраняли свои антигенные специфические свойства. На основании подобных фактов авторы работы [273] пришли к заключению, что иммунологические реакции, имеющие отношение к возникновению силикоза, могли и не быть следствием образования антител, действующих против белковых молекул сыворотки, изменившихся под воздействием частиц кварца. Однако другие типы белков, безусловно, испытывают денатурацию и могут оказаться причиной силикоза.
Соединения со специфическими веществами и ферментами
Поверхность кварца катализирует окисление на воздухе ??/-пролина до получения оксипролина, что указывает на возможное участие в подобном процессе некоторых типов активированной, ориентированной и специфической адсорбции [274]. Такой процесс заслуживает внимания потому, что оксипролин выделяется в моче горнорабочих, у которых наблюдается заболевание силикозом на той стадии, когда содержание оксипролина на 31 % выше, чем у здоровых людей. Суммарное содержание оксипролина в крови и моче служит показателем активности фиброзообразования [275].
Сахара различаются по своей склонности соединяться с кремнеземом. Хольцапфель [173, 276] обнаружил, что галактоза адсорбировалась на кварце и вступала в реакцию с фенилгид-разоном с формированием озазонов, тогда как арабиноза не образовывалась. Галактозы адсорбировало в два раза больше, чем лактозы, и в четыре раза больше, чем глюкозы.
Ферменты могут адсорбироваться на кремнеземе и при этом сохранять свою активность. Бычий трипсин был адсорбирован на частицах коллоидного кремнезема размером 14 нм, затем с помощью глутаральдегида переведен в нерастворимую форму, так что сохранялось 80 °/о его активности по отношению к эсте-разе и 17 % его протеолитической активности. Покрытые адсорбированным веществом кремнеземные частицы можно отделить цетрифугированием и затем повторно диспергировать [277]. Фермент адсорбировали из 0,1 М боратного буферного раствора при рН 8,5; при этом вокруг кремнеземных частиц сферической формы диаметром ~ 14 нм формировался мономолекулярный слой из молекул фермента, имевших диаметр 4 нм. Таким частицы можно было наблюдать под электронным микроскопом. Как только такое покрытие формировалось, оно очень прочно связывалось с глутаральдегидом поперечными связями.
