Физическая биохимия - Фрайфелдер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Полосы (максимумы) КД могут также быть положительными или отрицательными, как показано на рис. 16-6, В, и называются положительным или отрицательным эффектом Коттона. Положительная полоса КД всегда соответствует положительному эффекту Коттона на кривой ДОВ.
Полоса КД может быть, кроме того, охарактеризована высотой, т. е. величиной 0 при Яо, которая до некоторой степени есть мера асимметрии. Однако в случае КД более принято использовать силу вращения R полосы — площадь под кривой зависимости Аг от К. Силу вращения трудно вычислить точно, и ее обычно рассчитывают приблизительно как площадь под гауссовой кривой
Я~ 1,23- Ю-42[0о1 — , (8)
где Яо — длина волны, соответствующая точке максимума на кривой КД, [0О] — это [0] при Яо и А — полуширина полосы при 1/е от высоты. Ее можно также измерить с помощью анализатора кривых *.
Сила вращения характеризует интенсивность полосы КД; из физического смысла этой величины следует некоторая информация о «легкости» перехода электронов из основного в возбужденное состояние при поглощении света. Для того чтобы интерпретировать данные КД, нет необходимости истолковывать в деталях факторы, которые определяют величину R. Главное правило состоит в том, что R не равна нулю для оптически активного ве-
* Анализатор кривых — электронный прибор, который может: 1) изме-
рять площадь под кривой и 2) раскладывать кривую на ряд гауссовых кривых, сумма которых дает первоначальную кривую.
щества и что она, как правило, возрастает с увеличением асимметрии *.
Относительная оценка методов ДОВ и КД
На основании всего сказанного должно стать очевидным, что как ДОВ, так и КД являются проявлениями одного и того же физического явления. Действительно, как и следовало ожидать, спектры ДОВ и КД можно выводить один из другого. Это делается посредством математических превращений, называемых общими преобразованиями Кронига — Крамерса, которые можно найти в специальных монографиях, перечисленных в конце главы.
Использование методов ДОВ и КД для получения информации о макромолекулах определяется в первую очередь доступностью необходимой аппаратуры. Вначале были доступны только приборы для измерения ДОВ. Кроме того, приблизительно до 1960 г. на этих приборах можно было работать только в области значительно больших длин волн, чем длины волн, соответствующие полосам поглощения белков и нуклеиновых кислот. В результате этого доступными для изучения были только плавные кривые. Кривые ДОВ такого типа обычно анализировали с помощью отношения, называемого уравнением Друде:
(9>
где [а]'х =а\ Idc [см. уравнение (2)], а к— длина волны, при которой измеряется [а]'х До называлась постоянной дисперсии [часто обозначаемой 7,с], которая, как было доказано позднее, оказалась длиной волны, отвечающей центру полосы поглощения; А называлась постоянной вращения и в дальнейшем было показано, что она равна 2i?A,02/(0,696- 10-42п), где R — сила вращения. Было ясно, что это уравнение не может быть правильным, так как оно предсказывает бесконечное вращение при А,=Ао; тем не менее только оно имелось в распоряжении исследователей в то время и путем определения Я0 и А на самом деле удавалось получить некоторую информацию. С помощью различных эмпирических подходов было показано, что Ао и А могут быть определен-
* Из этого заключения вытекает естественное следствие: иногда вещество, либо не обладающее оптической активностью, либо с низким значением может достичь очень высоких значений R, взаимодействуя с полярной асимметричной молекулой.
кым образом связаны с конформацией макромолекул. В течение раннего периода, при применении довольно несовершенной аппаратуры, для анализа данных использовали и другие уравнения. Из них можно выделить состоящее из многих параметров уравнение Моффита. Применяя это уравнение, пытались связать форму плавной кривой и соответствующие ей величины вращения с долей аминокислотных остатков в белке, образующих конформацию * а-спирали или беспорядочного клубка. В более поздние годы аппаратура для измерения ДОВ была усовершенствована, так что интервал измерений был расширен до далекого ультрафиолета, что позволило работать в областях поглощения белков и нуклеиновых кислот, т. с. наблюдать эффекты Коттона. Как будет видно из следующих разделов этой главы, анализ эффектов Коттона позволяет получить большое количество информации.
Однако в конце 1960-х годов стали доступны приборы для измерения КД и ввиду простоты кривой КД по сравнению с кривой ДОВ с эффектом Коттона (см. рис. 16-6) метод КД стал использоваться намного более широко, чем ДОВ; в настоящее время ДОВ применяется редко.
Главное преимущество изучения КД состоит в том, что этот метод позволяет значительно лучше разрешить полосы (положительные и отрицательные максимумы), обусловленные различными оптически активными переходами. Это лучше всего видно при исследовании кривых, содержащих более чем одну полосу. Сначала, обращаясь к рис. 16-6, где показаны ДОВ и КД индивидуального оптически активного вещества, следует отметить, что ни в одной точке кривая ДОВ не достигает нулевой линии; кривые асимптотичны. Однако кривая КД вне полосы поглощения сливается с нулевой линией. Кроме того* полосы КД узкие, поэтому можно довольно хорошо разрешить соседние полосы.
