молек. биофизика укр.презент
.pdf
Комбінаційне розсіювання світла
Стоксівські частоти |
|
|
|
частота |
|||
|
|
||
|
|
Релєєвська |
|
|
|
|
Антистоксівські частоти
Навколо основної Релєєвської частоти ω0 великої потужності є слабкі спектральні лінії (смуги) з частотами ± ω0.
ω> ω0 – стоксівські частоти.
ω< ω0 – антистоксівські
частоти.
Спектр комбінаційного розсіювання ССl4
Комбінаційне розсіювання світла макромолекулами
Спектр комбінаційного розсіювання ССl4
-Δω
При нерезонансній (неспецифічній) взаємодії кванта світла з молекулою в основному не збудженому стані S0 відбувається розсіювання на тій самій частоті – це пружне (Релєєвське) розсіювання.
Якщо квант світла взаємодіє з молекулами, які знаходяться на одному з коливальних підрівнів, то при випромінюванні частка коливальної енергії передається кванту світла і відбувається зсув смуги розсіяного
світла у діапазон менших довжин хвиль –
антистоксівська частота.
+Δω
Енергетичні підрівні електрону у не збудженому стані
Якщо частка енергії кванта світла передається молекулі і призводить до переходу на більш високий енергетичний коливальний (тепловий) рівень, то
відбувається випромінювання кванта світла з меншою енергією – стоксівська частота.
Комбінаційне розсіювання світла макромолекулами
Спектр комбінаційного розсіювання ССl4
Вірогідність квазі-пружного розсіювання світла дуже мала, тому інтенсивність розсіяного світла дуже мала відносно інтенсивності смуги Релєєвського розсіювання.
Інтенсивність антистоксівських смуг вище, чим антистоксівських. Це пов'язано з тим, що вірогідність віддачі молекулі частки енергії, значно вище, чим вірогідність того, що частка енергії буде передана кванту світла яка випромінюється.
Таким чином спектри комбінаційного розсіювання характеризують теплові коливальні енергетичні рівні макромолекул та їх функціональних груп, тому вони відображують особливості структурної організації макромолекул та властивості їх оточення.
Седиментація біомакромолекул
Седиментація – це процес осадження частинок у гравітаційному полі.
В гравітаційному полі енергія частинки з масою 105 D буде
Eгр = mgh ≈ 1.6*10-23Дж.
Енергія теплового руху частинок у 200 разів вище у порівнянні з енергією гравітаційного поля, тому невеликі частинки не осідають.
За допомогою обертання частинок у гравітаційному полі Землі енергію руху частинок можна штучно збільшити до значень, які значно перевищують енергію теплового руху
Етепл = кТ = 4*10-21Дж.
Додаткову енергію руху частинок створюють за допомогою центрифуг, в яких можна отримати центробіжні прискорення у
103 -105g. Для цього швидкість обертання роторів повинна досягати
100 000 об./хв.
Седиментація біомакромолекул
Седиментація біомакромолекул
ω
Fт FА |
Fц |
х |
|
Седиментація біомакромолекул |
|
||||
Метод швидкісної седиментації |
|
|
|||
ω |
Fц = FА + Fт |
|
|
||
|
F = Mϖ 2 x = 4 πr 3 ρϖ 2 x |
||||
|
ц |
3 |
|
|
|
Fт FА |
Fц |
|
4 |
πr 3 ρ ϖ 2 x |
|
|
F |
A |
= m ϖ 2 x = |
||
|
|
0 |
3 |
0 |
|
|
|
|
= fv |
|
|
х |
Fт |
|
|
||
|
|
|
|||
M – маса частинки;
ω = 2πν – кутова частота обертання; x – відстань від центра обертання; ρ – питома густина частинки; ρ0 – питома густина розчинника;
m0 – маса розчинника, який виштовхується частинкою; v – швидкість руху частинки.
Седиментація біомакромолекул
|
|
|
|
Метод швидкісної седиментації |
||||||||||||||||||||||||
M = |
f |
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
f = |
RT |
|
|
|
|
= |
1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
||||||||||||
|
ρ0 |
|
2 |
x |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
ϖ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
ρ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
1− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
ρ |
|
|
|
|
|
Коефіцієнт тертя |
Парціальний об'єм |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Молекулярна маса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
молекули |
||||||||||||
|
молекули |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
s = |
|
v |
= |
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ϖ 2 x |
dt ϖ 2 x |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Коефіцієнт седиментації: 1 Сведберг (s) = 10-13с |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
M = |
|
sRT |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
D(1− ρ0V ) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Рівняння Сведберга,
яке дозволяє встановити молекулярну масу молекули.
Седиментація біомакромолекул
Метод швидкісної седиментації
Вимірювання коефіцієнта седиментації
s = |
|
v |
= |
dx |
|
1 |
= |
|
1 dx |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ϖ 2 x |
dt ϖ 2 x |
ϖ 2 dt x |
||||||||||
|
|
|
||||||||||
dx = sϖ 2 dt x
Після інтегрування отримуємо:
ln x = sϖ 2t + const
2.303lg x = sϖ 2t + const
Експериментальне вимірювання s
Седиментація біомакромолекул
Вимірювання коефіцієнта седиментації
J
– J
Потік частинок J, який внаслідок центробіжної сили компенсується потоком – J утвореним градієнтом концентрації частинок.
Досліджуючи утворення градієнту можна знайти молекулярну масу макромолекули:
M = |
|
2RT |
C2 |
|||
|
|
|
|
ln |
|
|
ϖ 2 (1− ρ0 |
|
)(x2 2 − x12 ) |
C1 |
|||
V |
||||||