3. Гиперхромный эффект и гипохромизм.

В подавляющем большинстве случаев изменение конформации белков, нуклеиновых кислот и других биополимеров вызывает значительные изменения в спектрах поглощения. На рис. 1.4. приведены спектры поглощения каталазы и Комплекса I. Из рисунка видно, что в данном случае происходит значительное изменение интенсивности поглощения, но соотношение интенсивностей пиков, их положение и сама форма спектра меняются незначительно. Этот результат характерен для всех биополимеров. Приведенный пример иллюстрирует общее правило, согласно которому интенсивность поглощения чрезвычайно сильно меняется, если она связана с квантовыми переходами электронов, сопровождающими изменение конформации молекулы. Если в результате конформационного изменения интенсивность поглощения уменьшается, то это явление называется гипохромным эффектом (гипохромизмом), а если, напротив, интенсивность поглощения увеличивается, то это называется гиперхромным эффектом (гиперхромизмом) Error: Reference source not found. Эти эффекты, подобно круговому дихроизму и дисперсии оптического вращения, отражают изменения в конформации биополимеров и чрезвычайно широко используются для изучения механизмов биологических процессов. В настоящее время гипохромная теория, представляющая собой теоретическое обоснование гипохромного эффекта на основе электронного состояния молекулы биополимера, достаточно хорошо развита. Гипохромный эффект, сопровождающий изменение структуры биополимера, проявляется в спектрах поглощения в широкой области длин волн. Изменение интенсивности поглощения весьма значительно, и экспериментальное определение гипохромного сдвига не требует какой-либо специальной аппаратуры.

Одной из причин снижения интенсивности поглощения при гипохромном сдвиге является изменение ионизации биополимера при изменении рН водного раствора или других факторов. Другая причина — изменение направления моментов квантовых переходов мономерных остатков биополимеров, сопровождающее переход к другой конформации. Спектр поглощения макромолекулы, имеющей упорядоченное строение в возбужденном состоянии, отражает взаимодействие между возбужденными мономерными звеньями и существенно зависит от пространственного расположения их внутри молекулы.

4. Изучение конформационных переходов бедков методом производных спектров поглощения

Производная спектрофотометрия – метод анализа спектральной информации, использующий производные спектров поглощения по длине волны или волновому числу. [25, Error: Reference source not found] Такая операция дифференцирования спектров в большинстве случаев применяется для повышения специфичности спектров: производные спектров обычно содержат больше спектральных деталей, чем исходные спектры поглощения. В частности, при дифференцировании спектров белков относительный вклад аминокислотных остатков, мало заметных в исходных спектрах поглощения, возрастает. При исследовании спектральных свойств хромофорных групп белков мы сталкиваемся с двумя видами гетерогенности. Во-первых, это хромофоры различного типа (триптофан, тирозин и фенилаланин), соотношение их является индивидуальной характеристикой белка и может варьировать в широких пределах от белка к белку. Во-вторых, это хромофоры одного типа, находящиеся в различных конформационных состояниях, например, на поверхности молекулы или внутри белковой глобулы. Спектры поглощения их отличаются определенным сдвигом. Гетерогенность второго вида подвержена изменениям при структурных превращениях белка (конформационных переходах).

В отличие от исходных спектров поглощения в производных спектров могут быть легко выявлены особенности, характеризующие конформационное состояние исследуемого белка и позволяющие изучать переходы между этими состояниями.