Санкт-Петербурзький державний технічний університет
Методи визначення вторинної структури білків
Посібник для проведення лабораторних робіт
на кафедрі біофізики фізико-механічного факультету СПбГТУ
Інфрачервона спектроскопія і спектроскопія кругового дихроїзму.
Захаров В.В.
1999
Зміст
Введення
1. Спектри кругового дихроїзму білків
1.1 Явище кругового дихроїзму
1.2 Методи аналізу спектрів кругового дихроїзму білків
1.3 Робота з пакетом програм STRUCTURE з аналізу спектрів КД білків
2. Інфрачервоні спектри поглинання білків
2.1 Поглинання білків в ІК-області
2.2 Методи аналізу ІЧ-спектрів білків
2.3 Робота з пакетом програм STRUC з аналізу ІЧ-спектрів білків
Список літератури
Введення
Хромофори білкових молекул (тобто хімічні групи в молекулі білка, відповідальні за поглинання світла на певних довжинах хвиль) можна розділити на три класи: пептидні групи, бічні групи амінокислотних залишків та простетичні групи. Спектроскопічні методи дослідження вторинної структури білка засновані на вивченні спектрів саме пептидних хромофоров, оскільки конформація пептидних груп і визначає той чи інший тип вторинної структури білка - a-спіраль, b-структуру та ін Вивчення поглинання світла пептидними групами білка зазвичай проводиться в ультрафіолетовому і в інфрачервоному діапазонах. Як показують експерименти, проста адсорбційна спектроскопія білків у неполяризованому ультрафіолетовому світлі мало придатна для аналізу вторинної структури білка. Більш цінну інформацію можна витягти зі спектрів кругового дихроїзму білка. Інфрачервоні спектри поглинання білка також придатні для аналізу його вторинної структури [1]. Нижче буде розглянуто застосування методів вимірювання кругового дихроїзму та інфрачервоної спектроскопії для аналізу вторинної структури білка.
1. Спектри кругового дихроїзму білків
1.1 Явище кругового дихроїзму
Білки, як практично всі біологічні молекули, внаслідок своєї просторової асиметрії мають оптичну активність. При проходженні через оптично активне середовище плоскополяризоване світло стає еліптично поляризованим. Еліптичність світла q є одним із заходів оптичної активності. Вона визначається як арктангенс відносини малої та великої осей еліпса. Іншим параметром, що характеризує оптичну активність, є відхилення великої осі еліпса від напрямку поляризації падаючого світла, зване оптичним обертанням (або дисперсією оптичного обертання) j .
Якщо уявити плоскополяризоване хвилю Е у вигляді суми двох хвиль протилежної кругової поляризації Е = Е L + Е R , те можна показати, що величина j пропорційна різниці показників заломлення середовища для цих хвиль n L -n R , а величина q - Різниці коефіцієнтів екстінціі e L -e R . Таким чином, оптичне обертання і поява еліптичної поляризації у плоскополярізованного світла при проходженні його через оптично активну середовище можна пояснити різним уповільненням (n L В№ n R ) і поглинанням (e L В№ e R ) двох його складових Е L і Е R , поляризованих по колу. Різниця Dn = n L -n R називають круговим двулучепреломленіем, а різниця De = e L -e R - Круговим дихроизмом. Залежності цих величин від довжини хвилі називають спектрами дисперсії оптичного обертання (ДОВ) і кругового дихроїзму (КД).
Насправді, ДОВ і КД є проявами одного і того ж фізичного явища, а їх спектри можна виводити один з іншого. Тому на практиці досить вимірювати лише один з цих двох спектрів. Спектри КД більш зручні для використання на практиці, оскільки містять вузькі, добре розв'язні смуги. Цим пояснюється те, що в даний час метод вимірювання КД використовується набагато більш широко, ніж ДОВ, незважаючи на те, що він вимагає набагато більш складного експериментального обладнання.
КД легко виміряти шляхом поперемінного пропускання через зразок ліво - і правополярізованного по колу світла та реєстрації відповідної різниці поглинань, оскільки еліптичність що виходить з оптично активного зразка світла зазвичай дуже мала, і її точне вимірювання вельми скрутно. Однак, різниця поглинань зазвичай перераховують в значення еліптичності. Для того, щоб можна було порівнювати результати, отримані при дослідженні різних зразків, користуються значеннями так званої молярної еліптичності:
[q] = 100 q / Cl = 3300 De, (1.1.1)...
