Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Липопротеины можно удалять из человеческой сыворотки, применяя коллоидный кремнезем. Другие типы белков при этом остаются в сыворотке, и сыворотки становятся более устойчивыми в процессе хранения [255].
Денатурация белков, коагуляция крови
Когда белки определенного типа адсорбируются на поверхности стекла или кремнеземе, они денатурируют, но затем, когда снова десорбируются, оказывается, что их структура подверглась необратимым изменениям. Полагают, что реакция белков с кремнеземом, который вводится в брюшину подопытных животных, обусловливается подобной денатурацией. Рюттнер и Ислер [256] отметили, что глобулины особенно сильно адсорбируются на поверхности кремнезема, и после десорбции обнаруживается их денатурация. Шил, Флелшер и Клемперер [257] на основании изучения взаимодействия кремнезема с белками пришли к заключению, что возникающий при этом токсический эффект является следствием денатурации белков.
Следовало бы ожидать, что меньшие по размеру частицы и, таким образом, образцы кремнезема с большей удельной поверхностью будут давать больший эффект денатурации. Однако Лундгрен и Свенссон [258] обнаружили, что при заданном количестве кремнезема такой эффект увеличивался с увеличением размера частиц, когда сравнивались частицы с диаметрами 10, 14 и 60 нм. Кроме того, оказалось, что токсичность пересыщенного раствора монокремневой кислоты повышалась по мере полимеризации кремнезема [259], Таким образом, ниже определенного низкого значения молекулярной массы или определенного размера частиц поликремневая кислота вообще не вызывает денатурацию белка, тогда как с увеличением размера
Кремнезем в биосфере
1057
частиц выше этого предельного значения денатурация возрастает. Однако выше указанного предела заметно снижается величина удельной поверхности кремнезема, что вызывает понижение его активности. Следовательно, когда частицы размером более 10 нм сравниваются в отношении их токсичности при инъекции внутривенно кремнезема, следует иметь в виду, что токсичность может уменьшаться с возрастанием размеров частиц просто из-за понижения их удельной поверхности [260].
Было найдено, что гемолиз красных кровяных телец (эритроцитов) не происходил в присутствии монокремневой кислоты, но начинался, как только кремнезем в процессе полимеризации формировался в сравнительно большие по размеру частицы. Так, уже через 20 мин при рН 7,4 0,2 %-ный раствор мономерного кремнезема полимеризовался настолько, что начинал проявлять активность [261]. При исходной концентрации мономера 0,125 % гемолиз начинался только через 5 ч. Харли и Марголис [262] установили, что гемолиз не происходил в присутствии частиц кремнезема размером 4 или 3 нм, но наблюдался для частиц размером 5 нм и в дальнейшем с возрастанием размеров частиц (5,5; 6 и 30 нм) эффективность процесса повышалась.
Как объясняет Марголис [263], действие кремнезема обусловливается адсорбцией и денатурацией глобулярного белка—• фактора Хагемана. Было обнаружено, что степень денатурации возрастала с увеличением размеров частиц коллоидного кремнезема, который добавлялся в систему. Предложенный механизм заключался в том, что на достаточно больших по размеру частицах или же на плоских поверхностях кремнезема при формировании монослоев молекула белка растягивается под действием адсорбционных сил. Но в том случае, когда размер частиц кремнезема очень мал, молекулярные сегменты белка, не раскрываясь, присоединяются сразу к различным кремнеземным частицам. Для пояснения рассматриваемых эффектов приведен рис. 7.6, аналогичный рисунку в работе Марголиса. В том случае, когда молекула белка адсорбируется на большей по размеру частице кремнезема или на образованном из малень-ших частиц большом агрегате, цепь молекулы белка растягивается, при этом некоторое число внутренних водородных связей, удерживавших молекулу белка в какой-либо специфической конформации, оказываются разорванными. На одиночных частицах небольшого размера подобного растяжения молекулы не происходит [264—266].
Активность процесса денатурации в расчете на 1 г кремнезема достигает максимума при кремнеземных частицах диаметром 20-—30 нм. Однако такая активность, рассчитанная на единицу площади поверхности кремнезема, быстро возрастает по
41 Заказ № 250
1058
Глава 7
мере того, как диаметр частиц увеличивается от 3 до 10 им, а затем возрастает более медленно с увеличением размеров частиц вплоть до 100 нм. В случае силикагеля компактный агре-
(а) (?)
(Щ<Рд (ЩИ»
(б) (3)
(в) (е)
Рис. 7.6. Схема механизма денатурации белков под действием кремнезема, предложенного Марголисом [263].
а — частицы кремневой кислоты диаметром 2—3 нм оказываются слишком малыми для того, чтобы разделить витки молекулы белка и вызвать деструкцию ее структуры; б — одиночная небольшая коллоидная частица кремнезема диаметром 5—10 нм вызывает разрыв молекулы белка на ограниченном участке; в — частица кремнезема диаметром более 20—30 нм вызывает глубокую деструкцию; г — небольшие частицы кремнезема, которые подверглись агрегированию или превратились в гель и образовали цепочки длиной более 10 нм, могут исказить конфигурацию и разорвать молекулу белка, когда вдоль такой цепочки происходит образование водородных связей; д — агрегирование или геле-образоваиие частиц кремнезема размером 5—10 нм вызывает менее разрушительную деструкцию, поскольку поверхность частиц имеет меньшую протяженность, чем в случае в, е — спиральная молекула белка с расположенными на ией благодаря адгезии небольшими частицами кремневой кислоты, как это имеет место при дублении.
