Биофизическая химия. Том 2 - Кантон Ч.
Скачать (прямая ссылка):
вода здесь поглощает довольно слабо. Следовательно, метод удобен при
изучении биологических систем в водных растворах.
11 Согласно квантовой теории, антистоксова компонента при комбинационном
рассеянии наблюдается тогда, когда фотои рассеивается на молекуле,
находящейся на возбужденном колебательном уровне, который отвечает
колебанию с частотой у'. В этом случае после рассеяния молекула теряет
энергию колебательного кванта Л у', а частота рассеянного фотона
увеличивается на величину у'. Обычно антистоксова компонента имеет
незначительную интенсивность, так как для частот, с которыми имеет дело
метод комбинационного рассеяния, вероятность нахождения молекулы в
колебательио-возбуждеином состоянии очень мала. - Прим. ред.
ДРУГИЕ ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
121
Прочие
Амид
сн
р
и
с
А
G
Тгр
Туг
Phe
V , см
1-Г
РИС. 8.29. Спектр комбинационного рассеяния интактного бактериофага MS2,
полученный с использованием аргонового лазера. Экспериментальные условия:
60 мг-мл-1 MS2 в 0,75 М водном растворе КС1 при 32 °С. Внизу приведены
линии комбинационного рассеяния, характерные для различных групп белков и
нуклеиновых кислот. [G. J. Thomas et al., J. Mol. Biol., 102, 103
(1976).]
Спектроскопия комбинационного рассеяния находит особенно широкое
применение при исследовании комплексов белков с нуклеиновыми кислотами.
Спектры комбинационного рассеяния даже таких сложных объектов, как целые
бактериофаги, состоят из большого числа хорошо разрешенных полос (см.
рис. 8.29). Многие из этих полос удается соотнести с колебаниями
пептидной группы или боковых групп белковой молекулы или же с колебаниями
фосфатных групп или азотистых оснований нуклеиновых кислот, а некоторые
из них оказываются чувствительными к конформации.
Табл. 8.7 иллюстрирует зависимость параметров полос амид I и амид II в
спектрах комбинационного рассеяния некоторых полипептидов от вторичной
структуры. Налицо четкие различия между а-спиралями, /3-слоями и
беспорядочными конформациями.
122
Таблица 8.7
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ЧАСТОТЫ ПЕПТИДОВ, НАБЛЮДАЕМЫЕ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ПРИ ПОМОЩИ
СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ 2)
Частота, см
полоса амид I полоса амид II
Полипептид а-спираль /3-слой беспорядочная а-спираль /3-спой
беспорядочная конформация конформация
Полиглицин 1674 (П) 1234
Поли-Ь-аланин 1658 (Q 1666 1261 (С) 1234
Попи-Ц-глутамин - 1665 - 1248
Глюкагои 1658 1672 1266 1232 1248
Поли-Ц-лизин 1645 1670 (П) 1311 1240 1253
** W.L. Peticolas, Biochemie, 57, 417(1975).
' П - плечо; С - слабая. Таблица 8.8
ИЗМЕНЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОЛОС КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ
ПРИ ВОЗРАСТАНИИ СТЕПЕНИ УПОРЯДОЧЕННОСТИ
(ОБРАЗОВАНИЕ ПАР ИЛИ СТЭКИНГ ОСНОВАНИЙ) НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Основание Частота колебания, см 1 Изменение интенсивности с ростом
упорядоченности ^
Аденин 725 Уменьшается
1304 Я
1380 И
1520 я
Урацил 790 я
1240 я
Гуании 670 Увеличивается
1485 Уменьшается
1580 я
Цитозин 790 Уменьшается и сдвигается
1256 Уменьшается при pH < 6,8
1547 То же
^ W.L. Peticolas, Biochemie, 37, 417 (1975).
Я Все данные (если не оговорено особо) получены при нейтральных значениях
pH.
Точно так же как и в случае инфракрасных спектров, полосы спектров
комбинационного рассеяния сдвигаются и расщепляются при изменении
конформации системы. Кроме
ДРУГИЕ ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
123
того, здесь наблюдается гипохромный эффект. В табл. 8.8 представлены
данные об изменении интенсивности полос комбинационного рассеяния в
зависимости от того, расположены ли основания полинуклеотидов в виде
стопок или образуют водородные связи.
До недавнего времени спектроскопия комбинационного рассеяния применялась
для исследования биополимеров не слишком широко из-за различных
экспериментальных трудностей. Даже после прохождения через монохроматор
рассеянный свет зачастую содержал значительные примеси возбуждающего
света из-за частичного перекрывания соответствующих полос. Эта проблема
была в основном решена благодаря применению лазеров, обладающих
существенно большей спектральной чистотой (монохроматичностью). Как
только были сконструированы лазеры, испускающие свет в достаточно широком
диапазоне частот, появилась возможность создания новых эффективных
вариантов спектроскопии комбинационного рассеяния. Предположим, что
частота возбудающего света близка к частоте поглощения образца. Тогда
поляризуемость при этой частоте будет в основном определяться
поляризуемостью поглощающего хромофора (ср. рис.7.20, А). Таким образом,
как это качественно видно из уравнений (8.87) - (8.89), интенсивность
полос комбинационного рассеяния, отвечающих колебаниям этого хромофора,
резко возрастет. Этот эффект носит название резонансного комбинационного
рассеяния. Он позволяет изучать колебательные спектры отдельных
хромофоров даже при наличии огромного числа других колебаний.
Краткие выводы
Рассмотрены три спектроскопических метода, с помощью которых можно
получить разного рода информацию о структуре макромолекул. Оптически
