е 100 амінокислотних залишків і знаходиться у водному середовищі.
У результаті створюються передумови для того, що, починаючи з деякого мінімального обсягу макромолекули, її структура стає гетерогенною. При цьому вільні обсяги в межах глобули можуть заповнюватися молекулами води, а за відсутності щільних контактів між граничними поверхнями з'являється можливість для формування спрямованих водневих зв'язків з максимальною енергією, що призводить до збільшення їх частки в білках в порівнянні з поліпептидами. У свою чергу зростання обсягу макромолекул повинен призводити до збільшення можливого внеску слабких взаємодій в їх межах при зміні конформації білкових глобул і структури навколишнього води в проведені з їх участю біологічні реакції. Наявність значного обсягу у макромолекул білків істотно також для регуляції процесів на клітинному рівні.
Таким чином, на певному етапі збільшення обсягу макромолекул, мабуть, відбувається якісний перехід від поліпептидів, що виконують, як правило, лише допоміжні функції по стимулюванню або інгібувати біологічних реакцій, до нового рівня - білкам, в яких на основі рівноваги сил за участю води створюються умови для вибірковості біологічних процесів і безпосереднього управління ними.
Однак при виході за допустимі межі зміни конформації білок вже не здатний справлятися зі своїми функціями, що може призвести до порушення нормального метаболізму.
Таким чином, виникає ще одна парадоксальна ситуація: контроль за станом білків і обмеження часу життя для багатьох з них на основі важливої ??характеристики білкових макромолекул - їх чутливості до слабких впливів у водному середовищі - представляє також один з регуляторних механізмів клітини, що є необхідною умовою для скільки-небудь тривалого існування живих систем та забезпечення їх відтворення.
Всі наведені результати цілком відповідають уявленням, що наявність рівноваги сил в межах білкових макромолекул, у досягненні якого вирішальне значення має їх взаємодія з водою, - це необхідна умова для забезпечення нормального функціонування білків.
Мала величина впливів, необхідних для зміщення рівноваги і управління біологічними реакціями, істотно ускладнює їх кількісну оцінку на основі врахування різних видів взаємодій в межах білкових макромолекул. І хоча багато білки з різними функціями схожі один на одного, мабуть, чи не це подібність, а відносно невеликі відмінності визначають їх специфічність. Оцінка таких відмінностей вимагає використання інших методів, безпосередньо пов'язаних з можливістю визначення рівноваги сил. Особливий інтерес в цьому відношенні представляє вивчення різницевих ефектів, що відносяться до пошуків зв'язку між структурою і функцією різних білків на основі зіставлення даних по динамічній структурі макромолекул.
2. Теорія діелектричної проникності дисперсних систем
Знайти ефективну діелектричну проникність (ЕДП) неоднорідних середовищ, до яких відносяться і біологічні середовища, з відомих властивостей її складових не просто, тому що взаємодії між ними призводять до завдань, які можна вирішити тільки наближеними методами. У літературі описується велика кількість варіантів [1-5]. Найбільш визнаною з них є теорія Максвелла Гарнетта [6].
У якості моделі неоднорідного середовища приймають зазвичай двокомпонентну суміш, що складається з включень з діелектричної проникністю, вкраплених в однорідну матрицю, діелектрична проникність якої дорівнює. Для неоднорідного середовища з включеннями еліпсоїдальної форми c коефіцієнтами деполяризації A i ЕДП буде дорівнює
, (1.1)
(2.2)
(i=1,2,3) (2.3)
де - частка обсягу, зайнята включеннями; а - величина, що залежить від форми, обсягу, орієнтації та діелектричної проникності частинок і середовища. Через P (A1, A2) в (2.2) позначена щільність ймовірності форми включень. Для випадку частинок сферичної форми залежить тільки від діелектричної проникності включень і середовища:
(2.4)
Вираз (2.1) є узагальненням діелектричної проникності Максвелла Гарнетта і не инвариантно стосовно матриці і включень.
Для випадку багатокомпонентних систем, вираз (2.1) приймає вигляд
(2.5)
де частка обсягу, що припадає на включення j-го типу з діелектричної проникністю, позначається через,, а вираз для має вигляд, як (1.2), але з заміною в (1.3) на.
Крім формули Максвелла Гарнетта також часто користуються для розрахунку ЕДП формулою Браггемана, в якій, проте, не можна провести чіткого розмежування між включеннями і матрицею [1]:
(2.6)
Проблемі визначення ЕДП гетерогенних систем присвячена робота Оделевского В.І. [7]. Для матричних систем їм була отр...
