Кантор Ч., Шиммел П. «Биофизическая химия. Том 2» 1984 год
Автор: Кантор Ч., Шиммел П.
Год: 1984
В трехтомном издании, написанном учеными из США, на самом современном уровне изложены основные представления о биологических макромолекулах и методах исследования их структуры и функций. Второй том посвящен теоретическим основам физических и физико-химических методов изучения структуры биологических полимеров и интерпретации полученных данных. Рассмотрены абсорбционная спектроскопия, спектрополяриметрия, флуоресцентная спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния, ядерный магнитный резонанс, некоторые виды электронной микроскопии, ультрацентрифугирование, вискозиметрия и электрофорез в гелях; особенно подробно описан рентгеноструктурный анализ.
Для биофизиков, биохимиков, молекулярных биологов, физиков, химиков, для преподавателей, аспирантов и студентов биологических специальностей.
ТОМ 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ БИОПОЛИМЕРОВ
Глава 7. Спектроскопия поглощения
7.1. Основные принципы
Область применения
Качественное описание спектроскопии
Квантовомеханическое описание молекулярных свойств
Описание состояния молекулы при помощи волновой функции
Операторы и значения наблюдаемых величин
Уравнение Шредингера
Взаимодействие света с молекулой
Момент перехода
Параметры, которые можно определить из спектральных данных
7.2. Спектроскопия поглощения в области электронных переходов
Энергетические состояния молекул
Коэффициент экстинкции
Связь между коэффициентом экстинкции и некоторыми молекулярными свойствами
Линейный дихроизм ориентированных образцов
Спектральные свойства простых молекул: формальдегид
7.3. Спектроскопия биополимеров
Спектральная область, в которой проводятся исследования биополимеров
Поглощение белков в дальней УФ-области определяется пептидными группами
Поглощение белков в ближней УФ-области обусловлено ароматическими аминокислотами
Влияние простетических групп
Определение концентрации белка из данных по УФ-поглощению
Поглощение нуклеиновых кислот определяется основаниями
7.4. Влияние конформации на поглощение
Влияние на спектры локального окружения хромофоров
Взаимодействия между разными хромофорами
Димер, состоящий из невзаимодействующих мономеров
Димер, состоящий из взаимодействующих мономеров
Как анализировать спектр димера
Число полос поглощения и число хромофоров
Гипохромизм агрегатов хромофоров
Определение ориентации хромофора при помощи линейного дихроизма
Краткие выводы
Задачи
Литература
Глава 8. Другие оптические методы
8.1. Оптическая активность
Экспериментальное исследование оптической активности
Соотношение между ДОВ и КД
Физические основы явления
Вычисление КД димера
Полуэмпирические расчеты оптической активности белков
Полуэмпирические расчеты оптической активности нуклеиновых кислот
Применение оптической активности при эмпирических расчетах
Другие разновидности метода измерения оптической активности
8.2. Флуоресцентная спектроскопия
Основные принципы флуоресценции
Факторы, влияющие на интенсивность флуоресценции
Методы измерения
Свойства типичных флуоресцирующих групп
Чувствительность флуоресценции хромофора к окружению
Синглет-синглетный перенос энергии
Измерение расстояния между хромофорами по данным об эффективности переноса энергии
Поляризованная флуоресценция
Поляризация в жестких системах
Влияние молекулярного движения
Уравнения Перрена и измерение стационарной степени поляризации
8.3. Инфракрасная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния
Принципы, лежащие в основе инфракрасной спектроскопии
Колебательные спектры полимеров
Спектроскопия комбинационного рассеяния
Краткие выводы
Задачи
Литература
Глава 9. Введение в магнитный резонанс
9.1. Резонансные методы и их применение
9.2. Общие принципы ядерного магнитного резонанса (ЯМР)
Прецессия заряженного волчка в магнитном поле
Магнитный момент ядер
Ограничения, налагаемые на ядерные магнитные моменты
Физическая основа эксперимента по ЯМР: классическая аналогия
9.3. Уравнения Блоха
9.4. Важные следствия, вытекающие из уравнений Блоха
Интенсивность сигнала
Большие времена продольной релаксации (Т1)
Влияние флуктуирующих локальных полей и окружения на Т1
Влияние Т1 и Т2 на ширину линии
Факторы, влияющие на Т2
Измерение Т1 и Т2 импульсными методами
Спектр поглощения как фурье-преобразование спинового эха
9.5. Особенности спектров ЯМР
Химический сдвиг
Получение высокого разрешения
Спин-спиновое расщепление линий
Исследования биологических комплексов с помощью парамагнитных зондов
Применение ЯМР для регистрации динамических процессов
9.6. Спектры ЯМР биологических систем
Спектры протонного магнитного резонанса белков
13С-ЯМР-спектры белков
ЯМР на ядрах 31Р
Использование 19F в качестве зонда при исследовании биохимических систем
Спектры ЯМР нуклеиновых кислот
9.7. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР)
Сходство между ЭПР и ЯМР
Сверхтонкое взаимодействие
Контактное взаимодействие
Анизотропное сверхтонкое расщепление
Анизотропия g-фактора
Исследования с помощью ЭПР металлсодержащих белков
Исследования методом ЭПР с применением спиновой метки
Краткие выводы
Задачи
Литература
Глава 10. Размер и форма макромолекул
10.1. Методы прямого наблюдения
Электронная микроскопия молекул
Уменьшение вероятности появления артефактов, связанных с высушиванием и усадкой в процессе подготовки образцов для электронной микроскопии
Использование симметрии для улучшения электронно-микроскопического изображения
Радиоавтография высокого разрешения
Дифракция рентгеновских лучей
10.2. Гидродинамические методы исследования макромолекул
Обзор методов
Объем и гидратация макромолекул
Термодинамика гидратации
Трение макромолекул в растворе
Связь между трением и размерами молекулы
Влияние формы частиц на трение поступательного движения
Влияние формы на вращательное трение
Трение при поступательном движении молекул сложной формы
Коэффициенты трения олигомеров и полимеров
10.3. Диффузия макромолекул
Перенос массы как поток вещества
Законы диффузии Фика
Решения уравнений Фика
Измерение диффузии
Интерпретация коэффициента диффузии с молекулярной точки зрения
Интерпретация измеренных значений коэффициентов трения
Диффузия в многокомпонентных системах
Краткие выводы
Задачи
Литература
Глава 11. Ультрацентрифугирование
11.1. Скоростная седиментация
Седиментация под действием силы тяжести или центробежной силы
Ультрацентрифуга
Описание процессов переноса в ультрацентрифуге: уравнение Ламма
Решение уравнения Ламма при постоянном s и в отсутствие диффузии
Решение уравнения Ламма для более реалистических случаев
Определение коэффициента седиментации по положению границы
11.2. Анализ результатов седиментационных измерений
Уравнение Сведберга
Определение молекулярных масс по данным седиментационных измерений
Что можно узнать о форме и конформации по данным седиментационных измерений
Зависимость скорости седиментации от концентрации
Влияние самоассоциации на скорость седиментации
Как влияет на скорость седиментации присутствие в системе нескольких макромолекулярных компонентов
Зональное центрифугирование многокомпонентных систем
11.3. Равновесное центрифугирование
Определение молекулярной массы при помощи равновесного центрифугирования
Равновесное центрифугирование смесей макромолекул
Центрифугирование равновесной системы мономер-димер
Анализ приближения к равновесию
Центрифугирование в градиенте плотности: упрощенная теория
Центрифугирование в градиенте плотности: трехкомпонентная теория
Краткие выводы
Задачи
Литература
Глава 12. Другие гидродинамические методы
12.1. Вискозиметрия
Измерение вязкости
Влияние скорости сдвига на величину измеряемой вязкости
Влияние молекул растворенного вещества на вязкость раствора
Зависимость вязкости от формы молекул
Определение молекулярной массы с помощью измерений вязкости
Некоторые случаи применения вискозиметрических измерений
Упруговязкая релаксация
12.2. Методы, использующие вращательное движение молекул
Измерение преимущественной ориентации в потоке с помощью линейного дихроизма
Измерение преимущественной ориентации в потоке с помощью линейного двойного лучепреломления
Ориентация в электрических полях
Дисперсия диэлектрической проницаемости
Другие способы измерения и интерпретации вращательных движений
12.3. Хроматография на молекулярных ситах
Сущность явления гель-фильтрации
Анализ профилей элюируемых зон
Свойства молекулярных сит в связи с размерами и конформацией макромолекул
12.4. Электрофорез
Расчет электрофоретической подвижности
Примеры применения электрофореза
Электрофорез в присутствии додецилсульфата натрия как метод определения молекулярных масс
Краткие выводы
Задачи
Литература
Глава 13. Рентгеновская кристаллография
13.1. Рассеяние рентгеновских лучей атомами и молекулами
Особенности и ограничения нашего рассмотрения
Рентгеновские лучи — коротковолновое электромагнитное излучение
Параметры, описывающие электромагнитную волну
Геометрия опыта по рассеянию рентгеновских лучей
Рассеяние как функция положения электрона
Описание рентгеновского рассеяния с помощью фурье-преобразования
Пример свойств фурье-преобразования
Определение структурного фактора
Требование неоднородности электронной плотн