Физическая биохимия - Фрайфелдер Д.
Скачать (прямая ссылка):
лезы
Albertson P. A., Partition of Cell Particles and Macromolecules, Wiley-Interseience, 1971, and Albertson P. A., Advan. Protein. Chem., 24, 309—341 (1970).
тем дают возможность двум фазам разделиться. В табл. 18-2 приведен список многочисленных веществ, которые были разделены с помощью этого метода.
Двойное лучепреломление в потоке
Как объяснялось в гл. 13, удлиненные макромолекулы могут быть ориентированы в потоке жидкости под влиянием градиента скорости течения; чем больше осевое отношение (отношение длины к ширине), тем более легко ориентируются молекулы. Как объяснялось в гл. 2, ориентированные молекулы обнаруживают свойство двойного лучепреломления, т. е. они способны поляризовать свет. Когда двойное лучепреломление возникает за счет ориентации молекул под действием градиента скорости течения, оно обычно называется двойным лучепреломлением в потоке. Можно измерить величину двойного лучепреломления как функцию градиента скорости, и это дает возможность определить коэффициент вращательной диффузии — параметр, из которого можно рассчитать осевое отношение.
Рассмотрим вискозиметр Куэтта (гл. 13) с неподвижным внутренним и вращающимся внешним цилиндрами. Между этими цилиндрами имеется зазор, который можно увидеть, если посмотреть вдоль оси прибора. Если между источником света и прибором расположен поляризатор, и выходящий свет попадает на второй поляризатор (анализатор), ось которого перпендикулярна оси первого поляризатора, свет не достигает наблюдателя. Если в зазор помещен раствор, содержащий удлиненные молекулы, и внешний цилиндр вращается, за счет градиента скорости молекулы ориентируются и изменяют плоскость поляризации света, пропущенного поляризатором, так, что некоторое количество света начинает проходить через анализатор. Однако, так как система обладает цилиндрической симметрией, имеется два района, в которых средняя ориентация оптической оси среды параллельна направлению поляризатора (рис. 18-11). В этих точках (которые находятся друг против друга) не происходит переориентации поляризованного света и анализатор не пропускает свет. Аналогично имеется два района, в которых молекулы ориентированы в направлении анализатора, и снова через всю систему свет не проходит. Следовательно, как показано на рис. 18-11, образуются четыре района, которые кажутся темными на светлом фоне. Такая фигура называется крестом, а угол % — углом экстинкции. Можно показать, что
у = 45°--^+ ••• , (1)
7С0
РИС. 18-11.
Вид вдоль оси прибора для измерения двойного лучепреломления в потоке. Раствор помещен между внутренним и внешним цилиндрами. Когда внешний цилиндр вращается, палочкообразные молекулы ориентируются в потоке. В двух местах они параллельны анализатору; в двух других местах они параллельны поляризатору. В этих четырех положениях свет не пропускается; «узор» из четырех темных районов известен под названием креста. Угол поворота креста х относительно оси анализатора называют углом экстинкции.
1 — линии потока; 2 — палочкообразная молекула; 3 — вращающийся цилиндр; 4 — нено движкый цилиндр, а—ось поляризатора; б — ось анализатора.
где G — градиент скорости, а 0 — коэффициент вращательной диффузии. Отсюда, откладывая зависимость % от G, получаем прямую линию с наклоном — 15/(я0). Уравнение (1) соблюдается только для малых G и небольших осевых отношений.
Этот метод использовался главным образом для определения осевого отношения и в некоторых случаях для наблюдения переходов спираль — клубок. В последнем случае, когда расположение молекул становится беспорядочным, они менее легко поддаются ориентации и двойное лучепреломление понижается.
Прибор для измерения двойного лучепреломления в потоке может быть также использован для измерения собственного дву-лучепреломления или дихроизма (гл. 14) молекул, которые могут быть почти целиком ориентированы при низких градиентах скорости (например, ДНК). Большинство молекул не могут быть
полностью распрямлены, так как необходимый для этого градиент скорости должен быть настолько большим, что возникнет турбулентность, которая нарушит ориентацию. Однако этого ие случается с очень удлиненными молекулами.
Следующие два примера служат иллюстрацией того, как можно измерить ориентацию отдельных групп или молекул внутри макромолекулы.
Пример 18-Д. Ориентация нуклеотидных пар в ДНК. Основания ДНК «дихроичны», т. е. они поглощают УФ-свет вдоль преимущественного направления по отношению к их осям (гл. 14). Следовательно, если ДНК помещена в прибор для измерения двойного лучепреломления в потоке, все ее молекулы ориентированы и на них падает поляризованный свет, то молекулы будут поглощать свет только в том случае, если они образуют некоторые углы по отношению к плоскости поляризации. Следовательно, можно определить ориентацию оснований по отношению к оси ДНК.
Пример 18-Е. Ориентация молекул профлавина, связанных с ДНК. Профлавин также имеет преимущественное направление для поглощения голубого света. Выбирая длину волны, при которой поглощает профлавин и не поглощает ДНК, можно определить ориентацию связанного профлавина таким же путем, как и в примере 18-Д. Измерения такого рода показали, что молекулы профлавина параллельны парам оснований.
