Биофизическая химия. Том 2 - Кантон Ч.
Скачать (прямая ссылка):
на сферу отражения, волокно должно быть наклонено.
ДРУГИЕ МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ РАССЕЯНИЕ И ДИФРАКЦИЮ
419
ВЛИЯНИЕ МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЙ УПАКОВКИ НА КАРТИНУ ДИФРАКЦИИ ОТ а-СПИРАЛИ
В начале этого раздела говорилось о том, что в случае
полукристаллического волокна наличие межмолекулярной упорядоченности
может приводить к дискретности дифракционной картины при малых ISI,
соответствующих низкому разрешению. Этот эффект проявляется на
рентгенограмме а-спирали (рис. 14.6).
На нулевой слоевой линии (экваторе) наблюдается система отдельных пятен
для расстояний, слишком больших (слишком маленьких обратных расстояний),
чтобы эти пятна могли соответствовать последовательным максимумам функции
Ур. Следовательно, эти пятна должны быть связайы с упаковкой отдельных
спиралей. Нулевая слоевая линия - это область, где наиболее вероятно
проявление эффектов решеточного "вырезания", поскольку дифракция здесь
определяется проекцией структуры на плоскость, перпендикулярную оси
волокна. Благодаря этому исключены какие-либо нерегулярности, связанные с
упаковкой вдоль оси спирали.
Для спиралей или других псевдоцилиндрических объектов наиболее обычна
гексагональная упаковка. Из рис. 14.8 видно, что в случае плотно
упакованных цилиндров радиуса а двумя основными межплоскостными
расстояниями являются ai3 и а. Эти периоды вызовут появление
дифракционных пятен на расстояниях \/сп/3, 2/crib и т.д. и на расстояниях
1 /а, 2/а и т.д. от оси Z в обратном пространстве. В картине дифракции от
а-спирального образца, показанной на рис. 14.6, соответствующие
расстояния для пятен на нулевой слоевой линии есть 1/7,40 А ~!, 1/4,28 А
"1 и 1/3,70 А ~!. Методом проб и ошибок находим, что отношение этих
расстояний для первых двух пятен равно (1/V3 ): 1, для первого и третьего
- (1/2):1. Таким образом, если а = 4,28 А, то данным пятнам отвечают
расстояния \/aib , l/а и 2/crib соответственно. Этот подсчет
подтверждает, что происхождение пятен обусловлено гексагональной
упаковкой, и позволяет приписать радиусу спирали значение а.
РЕНТГЕНОВСКОЕ РАССЕЯНИЕ ОТ ВОЛОКОН НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Те же принципы, что были использованы выше для анализа рентгеновского
рассеяния от полипептидной спирали, применимы и к одноцепочечным
нуклеиновым кислотам. На рис. 14.9, А представлен пример: рентгенограмма
высококристаллического волокна
РИС. 14.8. Гексагональная решетка, образующаяся в результате плотной
упаковки цилиндров радиуса а. Такая упаковка приводит, как показано, к
периодичностям сг/З и а. Эти периодичности вызывают появление
дополнительных дифракционных пятен на экваторе (см. рис. 14.6, А н
текст).
27*
ГЛАВА 14
poly (С). На 6-й слоевой линии - сильный меридиональный рефлекс.
Следовательно, это должна быть спираль с шестью остатками на виток.
Далее, расстояние между слоевыми линиями указывает иа то, что
последовательные остатки отстоят друг от друга вдоль оси спирали на 3,11
А1*. Последующий анализ дает некоторые дополнительные детали структуры и
показывает, что в этом волокне в элементарной ячейке содержатся три
спирали ро1у( С). На рис. 22.5 представлена модель структуры,
согласующаяся с наблюдаемыми рентгеновскими данными.
Наше рассмотрение можно распространить на многоцепочечные спирали и на
сверхспирали (спирали иэ спиралей). Здесь мы этого не делаем, отсылая
заинтересованного читателя к более специальным источникам. Обший вид
картины дифракции остается качественно похожим. На рис. 14.9, Б показана
как один из примеров дифракционная картина, полученная для двойной
спирали В-формы ДНК. Она имеет классическую крестообразную форму, более
близкую к предсказываемой для непрерывной спирали, чем в случае at-
спиральной дифракции. Отношение расстояний в обратном пространстве от
начала координат до первой слоевой линии и до сильного меридионального
рефлекса (с периодом 3,4 А) равняется 1:10. Это означает, что у данной
спирали на виток приходится 10 остатков.
На рис. 14.9, Б показана также рентгенограмма волокна, в котором двойная
спираль ДНК находится в A-форме. Эта картина намного более сложна, чем в
случае В-формы. Одной из особенностей, которая, однако, заметна сразу,
является то, что слоевые линии у А-ДНК расположены дальше друг от друга,
чем у В-ДНК. Поскольку расстояния на рентгенограмме соответствуют
обратным расстояниям, это является свидетельством того, что у А-ДНК шаг
спирали меньше, чем у В-ДНК.
РИС. 14 9. Рентгеновская дифракция от волокон нуклеиновых кислот. Указаны
индексы слоевых линий. А. Натриевая соль (слева) и рубидиевая соль
(справа) одноцепочечной poly (С). [Arnott S., Chandrasekaran R., Leslie
A.G.W., J. Mol. Biol., 106, 735 (1976).] Б. ДНК Clostridium perfringens.
Представлены A-форма (слева) и В-форма (справа) двойной спирали. [Seising
Е., Arnott S., Nucleic Acids Research, 3, 2443 (1976).]
' Этот параметр можно определить сразу, зная положение рефлекса на
меридиане. - Прим. не-
рев.
ДРУГИЕ МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ РАССЕЯНИЕ И ДИФРАКЦИЮ
