Биофизическая химия. Том 2 - Кантон Ч.
Скачать (прямая ссылка):
наблюдать две границы, одна из которых соответствует Р, а другая - Р2
(или Рп).
Если скорости взаимных превращений достаточно велики для того, чтобы
успевало установиться равновесие мономер-димер, то обе границы сливаются
в одну асимметричную границу. Даже если пренебречь влиянием концентрации
на характеристические скорости седиментации, такая граница имеет сложную
форму, которую можно проанализировать с помощью теории, разработанной
Гилбертом (см. Сапп, 1970; Van Holde, 1975). Общая концентрация
растворенного вещества близка к нулю в хвостовой части границы, и
равновесие сдвинуто в сторону образования мономера. В головной части
границы, если концентрация там достаточно велика, происходит
преимущественное образование димера. В результате образуется
асимметричная граница, а положение в ячейке максимального значения дс/дх
зависит от того, насколько равновесие сдвинуто в сторону образования
мономера или димера.
В случае быстрого установления равновесия в системе мономер - л-мер (с п
> 2) наблюдаются две границы в некотором диапазоне концентраций, причем с
увеличением концентрации относительная высота более быстрой границы будет
расти. В пределе, при низкой или высокой концентрациях, образуется
единственная асимметричная граница. Если вещество может находиться только
в двух формах, то иногда можно определить молекулярную массу агрегата (и
даже получить информацию о константе связывания), анализируя
относительное расположение и высоты границ. В общем виде, однако, точный
анализ формы границы в системах с реагирующими компонентами является
чрезвычайно трудной задачей, которая все еще находится в стадии
разработки.
Независимо от того, что происходит в районе границы, некоторую информацию
можно получить при измерениях в области плато. Является ли система смесью
реагирующих или не реагирующих компонентов - согласно уравнению (11.4),
поток в области плато (или в области самого последнего плато, минуя все
наблюдаемые границы) можно описать выражением вида
где с; - весовая концентрация материала с коэффициентом седиментации s.,
а диффузионный член отсутствует, поскольку ? (ds/dxj) = 0. По аналогии с
уравнением (11.16) ско-
i
рость изменения полной концентрации в области плато можно записать в виде
Величину dcn/dt можно определить экспериментально. Если бы мы не знали
заранее о существовании смеси, мы связали бы эту величину с кажущимся
коэффициентом седиментации s:
Приравняв друг другу правые части равенств (11.44) и (11.45), мы увидим,
что кажущийся
коэффициент седиментации, который находят из опыта, 5 = ? 5-с,/ ^ с,. Так
как q из-
меряется в весовых единицах, s представляет собой средневесовое значение
коэффициента седиментации. Для некоторых целей s может быть полезен;
ясно, однако, что при усреднении значительная часть информации о системе
утрачивается.
Л, = oj2x X ОД
(11.43)
(11.44)
dcn/dt = -2oi2scn = - 2оА J]c;
(11.45)
246
ГЛАВА 11
КАК ВЛИЯЕТ НА СКОРОСТЬ СЕДИМЕНТАЦИИ ПРИСУТСТВИЕ В СИСТЕМЕ НЕСКОЛЬКИХ
МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПОНЕНТОВ
Если подвергнуть седиментации смесь, состоящую из макромолекул более чем
одного сорта, то, как правило, наблюдается не одна граница, причем анализ
границ в многокомпонентной системе - задача довольно сложная.
Седиментация в смеси, состоящей из двух или более компонентов, зависит от
концентрации всех компонентов в данном месте. К тому же противоток,
создаваемый быстрым компонентом, сказывается на движении медленного
компонента, а в некоторых случаях он может даже преобладать над
седиментацией медленного компонента.
Чтобы проиллюстрировать этот эффект, мы рассмотрим несколько необычный
опыт, в котором граница быстрого компонента оказывается ближе к оси
вращения, чем граница медленного компонента. Такого рода ситуацию можно
на короткое время создать при центрифугировании в ячейке, предназначенной
для формирования искусственной границы (рис. 11.14, А). С этой целью
используют двухсекторную ячейку, в которой два сектора соединены
капиллярными каналами. При обычной силе тяжести гидростатического
давления недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление каналов течению. Но
при центрифугировании гидростатические силы становятся чрезвычайно
большими, и перепад между уровнями жидкости в секторах уничтожается
перетеканием жидкости через эти каналы.
Для того чтобы создать искусственную границу медленно седиментирующей ДНК
на фоне однородного раствора вируса карликовой кустистости томата (ВКК),
поместим в один сектор небольшое количество раствора ВКК, а в другой
сектор - большее количество раствора ВКК при той же концентрации и ДНК.
На рис. 11.14 показано, как спустя весьма непродолжительный период
времени перетекание жидкости приводит к появлению в одном из секторов
границы ДНК на фоне равномерной концентрации ВКК. Этот сектор мы и будем
в дальнейшем рассматривать. Близ мениска быстро формируется граница ВКК,
которая перемещается ко дну ячейки с коэффициентом седиментации - 120S. В
