Биофизическая химия. Том 2 - Кантон Ч.
Скачать (прямая ссылка):
экстраполированных кривых дает молекулярную массу М. Начальный наклон
кривой, экстраполированной к с = 0, можно связать с Rq. Таким образом,
рэлеевское рассеяние в принципе является очень мощным методом, ибо с его
помощью можно получить как молекулярную массу, так и радиус инерции.
Основная трудность в применении рассеяния света связана с присущей ему
высокой чувствительностью ко всякого рода примесям, обладающим большой
молекулярной массой. Поэтому необходимо уделять особое внимание тому,
чтобы избавиться от молекулярных агрегатов или частиц пыли.
Два других типа рассеяния света, которые могут давать много полезной
информации, - это комбинационное и динамическое рассеяния света. Оба они
являются примерами неупругого рассеяния, в них измеряется рассеянное
излучение, в котором длины волн отличны от тех, что представлены в
падающем пучке.
При комбинационном рассеянии наблюдается излучение с энергиями, равными
энергиям в падающем пучке плюс-минус энергия колебательных квантов. Из
распределения рассеянного излучения по длинам волн можно получить
информацию о колебательных энергетических уровнях растворенных
макромолекул (см. гл. 8).
При динамическом рассеянии света измеряется рассеянное излучение с
длинами волн, лишь немного отличающимися от длины волны в падающем пучке.
Возникновение такого рассеяния может объясняться несколькими причинами.
Например, движущиеся молекулы будут изменять длину волны излучения
вследствие эффекта Доплера. Но даже если движение как таковое отсутствует
и имеют место только конечные смещения молекул, то и они будут приводить
к некоторому распределению длин волн рассеянного света. Это распределение
очень узкое, и для его изучения требуется чрезвычайно монохроматичный
источник света, а именно лазер.
Динамическое рассеяние света позволяет прямо определять коэффициент
диффузии макромолекул в растворе. Спектр рассеянного света, обусловленный
случайной диффузией, представляет собой распределение Лоренца:
где v - частота света, (N) - среднее число макромолекул в исследуемом
объеме, S = 2 sin0/X, a D - коэффициент диффузии. Полуширина частотного
распределения рассеянного света составляет S2D. Таким образом, измеряя
полуширину как функцию sin^0, можно получить коэффициент диффузии.
Для исследования объектов, которые не обладают периодической трехмерной
структурой, существуют различные методы, использующие рассеяние
излучения. Из стержнеобразных или спиральных молекул формируются
упорядоченные волокна. Анализ рентгеновской дифракции от таких волокон
обычно позволяет определить шаг спирали и число остатков на виток.
Картина дифракции не содержит достаточно информации для того,
ДРУГИЕ ТИПЫ РАССЕЯНИЯ СВЕТА
(14.80)
Краткие выводы
29 84
450 ГЛАВА 14
РИС. 14.20. Г рафик Зимма для рассеяния света от растворов рРНК из
опухолевых асцитных клеток. Точки, нанесенные на график, представляют:
экспериментальные данные (О), результат экстраполяции к нулевой
концентрации (• ) икб = 0 (Л). [Kronman M.J. et al., Biochim. Biophys.
Acta, 40, 410 (I960).]
чтобы прямо рассчитать детальную структуру. Однако эту картину можно
использовать в качестве теста при выборе лучшей из возможных моделей
структуры. Кроме того, в ней содержится некоторая информация об упаковке
молекул в волокне.
Двумерные упорядоченные структуры, такие, как тонкие кристаллы или
кристаллические мембраны, исследуют с помощью электронного микроскопа.
Для одного и того же образца можно получить и картину электронной
дифракции, и прямое изображение. Для оценки фаз структурных факторов это
изображение подвергают преобразованию Фурье. Совместно с амплитудами,
полученными из дифракционных данных, эти фазы используют при синтезе
Фурье, результатом которого является детальный "портрет" структуры,
полученный с высоким разрешением.
При исследовании макромолекул в растворе методы, использующие рассеяние,
имеют дело со сферически-усредненными структурами. Все виды рассеяния:
рентгеновское, нейтронное и рассеяние света - описываются одними и теми
же основными уравнениями. По интенсивности рассеяния при нулевом угле
можно определить молекулярную массу. Угловая зависимость интенсивности
рассеяния вблизи нулевого угла дает радиус инерции исследуемого объекта.
Измерения рассеяния в широкой области углов могут быть использованы для
расчета радиальной функции Паттерсона объекта. Эта функция дает
вероятность нахождения внутри объекта двух точек, разделенных расстоянием
г. Сравнение расчетной и эспериментальной картин рассеяния позволяет
выбрать наиболее подходящую из возможных моделей структуры.
Рассеяние нейтронов обладает тем преимуществом, что атомы водорода
участвуют в нем наравне со всеми другими атомами, причем рассеяние от
водорода и от дейтерия существенно различается. Последнее обстоятельство
дает возможность использовать изотопное замещение, при котором дейтерий
служит своеобразной меткой, позволяющей выявлять в структуре отдельные
