Cтраница 3
Пра исследовании атомного строения белков, нуклеиновых к-т, вирусов и др, объектов молекулярной биологии возникают специфич. Проблема фаз структурных амплитуд для белковых кристаллов, решается методом изоморфных замещений. [31]
Криогидра т-н ы е силы являются своеобразной формой взаимодействия молекул, когда передача взаимодействия между ионами или диполями совершается при помощи упорядоченной среды - структурированной воды. По мнению Бернала, они действуют на расстоянии 2 - 3 А и имеют энергию 5 ккал / моль. Эти силы играют существенную роль при формировании белковых кристаллов. [32]
Биополимеры состоят большей частью из оптических изомеров лишь одного типа. Например, в белках встречаются лишь L-ами-нокислоты. Вследствие этого элементы зеркального отражения не могут быть элементами симметрии для белковых кристаллов, так как в результате проведения соответствующих операций симметрии получится белок, состоящий из D-аминокислот. [33]
В последнее время значительный интерес вызвали исследования, посвященные белковым кристаллам. Ботаники, исследуя растительные клетки, уже давно обнаружили в них кристаллы самой разнообразной формы: кубики, шары, ромбы, нити и даже звезды. Исследования, проведенные в Ботаническом институте АН СССР, позволили выделить в белковом кристалле отдельные субъединицы различной формы. Анализы подтвердили, что кристаллы действительно состоят из белков. [34]
Так, например, атактический полистирол является аморфным полимером, не кристаллизующимся при всех известных в настоящее время условиях. Однако рентгенограмма стирофлекса ( ориентированный полистирол) весьма похожа на рентгенограмму микрокристаллического тела, а рентгенограмма такого белкового кристалла мало отличается от рентгенограммы простого жидкого тела. Следовательно, в стиро-флексе малые участки цепных молекул упорядочены значительно лучше, чем в белковом макрокристалле. Что это так, мы уже знаем из VI. [35]
Из этого списка ясно, чего необходимо избегать, поскольку целесообразнее, конечно, изучать белки в нашивном состоянии, а не их денатурированные компоненты. К счастью, глобулярные белки кристаллизуются в нативном состоянии ( что, правда, сопряжено со значительными трудностями), в то время как денатурированные белки не обладают кристаллической структурой. Ведь почти все, что нам известно о вторичной и третичной структуре белков, было установлено при помощи рентгеноструктурного анализа отдельных белковых кристаллов. [36]
Авогадро и п - число молекул в элементарной ячейке. Особое внимание при этом должно быть обращено на точность измерения плотности кристалла. Необходимо учитывать уменьшение размеров элементарной ячейки кристалла при его высыхании, наличие ионов солей в ячейке ( если они присутствуют) и точно определять количество воды, которая в белковых кристаллах содержится в значительных количествах. Объем элементарной ячейки можно рассчитать, если известны величины периодов идентичности, которые измеряются по расстояниям между слоевыми линиями вдоль меридиана при колебании кристалла вокруг трех кристаллографических осей поочередно. [37]
Доказательством того, что первые порции воды присоединяются к белку с большой силой, служит заметное сокращение объема системы, сопровождающее этот процесс. Удельный объем белка соответственно уменьшается с 1 / 1 2655 0 792 мл / г до 1 / 1 2855 0 777 мл / г. Если этот процесс идет дальше и количество присоединенной воды увеличивается, то плотность белка уменьшается. Плотность яичного альбумина, содержащего на 100 г белка 56 26 г воды, равна 1 1280 ( Ууд. Важные данные о гидратации белковых кристаллов были получены при помощи рентгеноструктурного анализа этих кристаллов. Так, например, было показано, что кристаллы сохраняют свою первоначальную форму как в атмосфере с различной упругостью водяного пара, так и в солевых растворах различной концентрации; при указанных условиях наблюдается только постепенное набухание или сжатие первичных ячеек кристаллов. Количество воды в белковых кристаллах варьирует в широких пределах. [38]
Насекомые, которые способны высвобождать таннины из кишечника, менее подвержены действию токсинов. Примером могут служить насекомые, питающиеся хлопком, хвоей, например, хлопковая совка. Полная инактивация токсина при воздействии таннина происходит за счет образования водородных мостиков или ковалент-ных связей между хинонами и амино - или сульфгидрильными группами полипептидов. В литературе имеются сведения о содержании цитолитического компонента белкового кристалла, которым обусловлено энтомоцидное действие в отношении двукрылых. [39]
Физиологическая функция фермента зависит от его вторичной структуры - пространственной конфигурации. Пространственная конфигурация лизоцима была найдена в 1962 г. Филлипсом с сотрудниками в Лондонском королевском институте с помощью рентгеноструктурного метода. Они использовали также метод изомерного замещения, разработанный в 1953 г. Перутцем и примененный Кендрю и Перутцем при анализе структуры миогло-бина и гемоглобина. Этот метод сводится к приготовлению и изучению ряда белковых кристаллов, в которых введено небольшое число тяжелых атомов ( ртуть, уран) без нарушения структуры кристалла. Положения тяжелых атомов, имеющих большую плотность электронов, хорошо регистрируются рентгенострук-турным методом и служат реперными точками. [40]
Следует также учитывать неуниверсальность приемов обработки - для каждого индивидуального белка приходилось разрабатывать специальные условия обработки ртутными или серебряными солями. Как правило, методические приемы, разработанные для одного белка, были неприменимы для другого. Наиболее удовлетворительные результаты были получены пока лишь для миоглобина и гемоглобина. Таким образом, кроме трудностей, связанных с получением удовлетворительных дифракционных картин для белковых кристаллов, были преодолены методические трудности чисто химического характера. [41]
Изучение белковых веществ связано с большими затруднениями, так как белки находятся в природе в смесях и разделить их не всегда удается. Применить испытанный в органической химии метод дробной перегонки, хотя бы и в высоком вакууме, совершенно невозможно, так как при нагревании белки сначала претерпевают существенные изменения, а затем разлагаются на Н2О, СО2, NH3, H2S, HCN, ароматические углеводороды и другие вещества. Использовать дробную кристаллизацию также не удается, так как методика кристаллизации пока еще несовершенна. К тому же белковые кристаллы обычно упорно удерживают посторонние примеси. Воспользоваться свойством белковых тел как коллоидов - не проникать через животные перепонки и коллодион-ные пленки-тоже не приходится, так как белки упорно удерживают последние следы минеральных солей. Поэтому при выделении белков обычно прибегают ко всем доступным способам одновременно, добиваясь чистоты данного препарата. [42]
Получив и отделив тем или иным способом белок, его стараются закристаллизовать. Но осуществить это в полной мере, как принято это в отношении других органических веществ, не всегда удается. Долгое время существовало мнение, что белки, за редким исключением, вообще не способны к кристаллизации. В последнее время в кристаллическом виде получены многие белковые тела. Все же принято считать, что белковые кристаллы не представляют истинных кристаллов одного белка, а являются образованиями, состоящими из смеси нескольких белков, а также минеральных веществ. [43]
Туг в ингибиторе трипсина поджелудочной железы. Тгр можно подавить действием О2 [428, 429], что свидетельствует о способности О. Все эти, а также некоторые другие данные [432] показывают, что молекула белка достаточно подвижна. Атомы могут смещаться относительно средних положений, устанавливаемых рентгеноструктурным анализом. Отметим, что олигомерные белки ( и белковые кристаллы, по которым получена большая часть данных) имеют большую массу т, чем мономерные. Поэтому в них меньше флуктуации, приходящиеся на единицу массы. [44]
Несколько другую стратегию применяют для защиты сельскохозяйственных растений. Микроорганизмы-антагонисты фитопатоген-ных грибов либо вносят в почву, либо обрабатывают ими семена и корни высаживаемых растений. Проблема состоит в том, что в лабораторных условиях и в природной обстановке активность таких препаратов существенно различается, так как попадая в почву, интродуцированные микроорганизмы поневоле вступают в самые разные отношения с резидентной микробиотой почвы. В настоящее время бурно развивается направление по борьбе с вредителями сельского хозяйства биологическими методами. Микробиологическая часть этих методов включает применение бактерий и грибов, вырабатывающих энтомопатогенные субстанции ( например, белковые кристаллы Bacillus thuringiensis), и заражение микробами-возбудителями инфекционных болезней насекомых и грызунов, неопасными для других членов экосистемы и человека. [45]