Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Главной техникой, которая позволяет установить пространственную структуру макромолекулы с разрешением до

нескольких ангстрем, является рентгеноструктурный анализ. Объектом анализа является кристалл, в составе которого одинаковы макромолекулы или макромолекулярные комплексы образуют упорядоченную трехмерную решетку. Кристаллы, пригодные для рентгеноструктурного анализа (размером менее 0,3 мм), готовят из перенасыщенных растворов макромолекул, контролируя скорость роста кристалла за счет варьирования концентрации соли, температуры, добавляя органические растворители и т.п.. В кристаллах белков и нуклеиновых кислот, как правило, остается значительное количество упорядоченных молекул воды.

Узкий рентгеновский луч будет частично рассеиваться на атомах кристалла. Поскольку группы атомов периодически повторяются в кристалле, рассеянные лучи будут интерферировать между собой, усиливая друг друга в определенных точках на детекторе, который регистрирует рентгеновские лучи после прохождения их через образец. В результате на детекторе формируется упорядоченный распределение так называемых рефлексов? точек высокой интенсивности.

Картина рентгеновского рассеяния содержит информацию о пространственных позиций атомов в кристалле. Удаление этой информации достаточно сложным математическим задачам, хотя сегодня компьютерная техника позволяет анализировать рентгенограммы довольно быстро: лимитирующим шагом рентгеноструктурного анализа является практически выращивания кристаллов. Непосредственным результатом анализа рентгенограммы является сложная трехмерная карта электронной плотности. Интерпретация цеи карты возможна при условии, если последовательность биополимера в составе кристалла является известной.

Путем многочисленных пидгонок на компьютере эта последовательность (или последовательности нескольких элементов изучаемого комплекса) сочетается с электронной картой, результатом чего является установление пространственной координаты каждого атома в макромолекуле. Именно таким путем получена информация о структуре многочисленных белков и межмолекулярных комплексов, часть которых представлена на рисунках этой книги.

Однако, как правило, крупные макромолекулы оказываются слишком сложными для того, чтобы рентгеновское рассеяние на их кристаллах к-соизволило получить трехмерную структуру. Для определения структуры большинства белков, нуклеиновых кислот и комплексов применяют метод изоморфных производных, который требует набора кристаллов макромолекулы: выходной кристалл и минимум два? Три кристалла, которые были бы идентичными, но содержали бы атомы тяжелых металлов, значительно интенсивнее рассеивают рентгеновское свет. Тяжелые атомы вводят в кристалл или путем диффузии тяжелых металлов в нем, или используя мутантные формы белка. В последнем случае методами направленного мутагенеза осуществляют замену одной аминокислоты на Cys, в SH-группы которого можно легко присоединить атом тяжелого металла. Таким образом, развитие методов рекомбинантной ДНК и экспрессии рекомбинантных белков стал важной предпосылкой структурных исследований: благодаря рекомбинантным технологиям стало возможным не только получать достаточное количество высокоочищенных белков, пригодных для дальнейшей кристаллизации, но и готовить их изоморфные производные. Сравнение рентгенограмм, полученных от неизмененной кристалла и его производных, позволяет в конце концов рассчитать структуру макромолекулы.



Загрузка...
Загрузка...
Яндекс.Метрика
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии