Термодинамика процессов комплексообразования ионов кальция с аминокислотами в водном растворе

• Автор: Курочкин, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Общая характеристика и биологическая значимость объектов исследования

1.2. Анализ литературных данных по кислотноосновному взаимодействию ряда аминокислот в водном растворе

1.2.1. Протолитические равновесия лейцина в водном растворе

1.2.2. Протолитические равновесия серина в водном растворе

1.2.3. Протолитические равновесия аспарагина в водном растворе

1.2.4. Протолитические равновесия глутамина в водном растворе

1.2.5. Протолитические равновесия глутаминовой кислоты в водном растворе

1.2.6. Протолитические равновесия гистидина в водном растворе

1.2.7. Протолитические равновесия фенилаланина в водном растворе

1.2.8. Протолитические равновесия триптофана в водном растворе
1.3. Терхмодинамика протолитических равновесий ряда аминокислот
1.3.1. Термодинамика кислотноосновного взаимодействия в растворах лейцина
1.3.2. Термодинамика кислотноосновного взаимодействия в растворах серина
1.3.3. Термодинамика кислотноосновного взаимодействия в растворах аспарагина
1.3.4. Термодинамика кислотноосновного взаимодействия в растворах глутамина
1.3.5. Гермодинамика кислотноосновного взаимодействия в растворах глу таминовой кислоты
1.3.6. Термодинамика кислотноосновного взаимодействия в растворах гистидина
1.3.7. Термодинамика кислотноосновного взаимодействия в растворах фенилаланина
1.3.8. Термодинамика кислотноосновного взаимодействия в растворах триптофана
1.4. Анализ литературных данных по реакциям комнлексообразования иона Са2 с рядом аминокислот
1.5. Термохимия комплексообразования Са в растворах исследуемых аминокислот
ГЛАВА 2. Реактивы и методы исследования
2.1. Реактивы
2.2. Схема потенциометрической установки и методика измерений
2.3. Методика и техника выполнения калориметрических исследований
2.3.1. Проведение и расчет калориметрического опыта
2.3.2. Проверка работы калориметра по стандартному веществу
ГЛАВА 3. Устойчивость кальция с аминокислотами
3.1. Комплексообразование иона кальция с Тлейцином, Тсерином, Т аспарагином, Ьглутамином, ОТфенилаланином, ОТтриптофаном
3.2. Комплексообразование иона кальция с Тгистидином
3.3. Комплексообразование иона кальция с Ьглутаминовой кислотой
ГЛАВА 4. Термодинамика реакций комплексообразования иона кальция с аминокислотами
4.1. Термодинамика реакций кислотноосновного взаимодействия в растворах Ьлейцина
4.2. Термодинамика реакций комнлексообразования ряда одноосновных аминокислот Тлейцин, Ьсерин, Ьаспарагин, Тглутамин, ОТ фенилаланин, ЭТтриптофан с ионом кальция
4.3. Термодинамика реакций комплексообразования Тгистидина с ионом кальция
4.4. Термодинамика реакций комплексообразования Ьглутаминовой кислоты с ионом кальция
ГЛАВА 5. Основные закономерности комплексообразования нона кальция с аминокислотами и некоторыми другими лигандами в водном растворе
ОСНОВНЫЕ ИТОГИ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Работа выполнена при поддержке ФЦП Научные и научнопедагогические кадры инновационной России на годы госконтракт . Аналитической ведомственной целевой программы Развитие научного потенциала высшей школы на годы проекты 2. Установить влияние различных функциональных группировок, входящих в состав аминокислот, и размера молекул на термодинамические характеристики процессов комплексообразования Ьлейцина, Ьсерина, Ьглутамина, Ьаспарагина, Ьглутаминовой кислоты, Ьгистидина, ОЬфенилаланина, ОЬтриптофана с ионом кальция в водном растворе. Выявить особенности координации аминокислот с ионом кальция в составе комплекса. Впервые определены величины констант устойчивости комплексов кальцияП с цвиттерионной формой Ьлейцина, Ьсерина, Ьаспарагина, Ьглутамина, ОЬфенилаланина, ЭЬтриптофана и анионной формой фснилаланина. Существенно дополнены данные по величинам констант устойчивости образования комплексов состава СаЬ 1 , и комплексов кальцияН с цвиттерионной формой Ьгистидина и моноанионной формой Ьглутаминовой кислоты. В работе впервые получены основные термодинамические характеристики комплексообразования иона кальция с рядом аминокислот при I 0,5 КМОз и Т 8 К. Установлено, что дополнительные функциональные группы, входящие в состав лиганда, повышают устойчивость протонированных комплексов СаНЬ , в то время как увеличение размера молекул лиганда приводит к обратному действию. В меньшей степени подобные зависимости прослеживаются для комплексов состава СаЬ, что связано со стеричсскими особенностями координации. Полученные в настоящей работе данные могут быть использованы в качестве справочного материала и включены в базу термодинамических данных. С помощью полученных данных работы становится возможным проведение математического моделирования равновесий в многокомпонентных системах с участием кальцияИ и аминокислот, а также прогнозирование поведения систем в широком интервале значений ионной силы, концентраций и . Экспериментальная часть работы, обработка результатов исследования выполнена автором лично. Постановка целей и задач исследования, выбор экспериментальных методик, обсуждение полученных результатов, оформление материалов для публикации научных статей и тезисов докладов выполнено под руководством Черникова В. По теме диссертационной работы опубликовано 2 статьи в журналах перечня ВАК и тезисы 4 докладов на научных конференциях. Отдельные разделы диссертации докладывались на XXIV Международной Чугаевской конференции по координационной химии г. СанктПетербург. XVII Международной конференции по химической термодинамике в России ЛССТ г. Казань. III и IV Региональной конференции молодых ученых Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем Крестовские чтения г. Иваново. Глава 1. Кальций принадлежит к классу Бэлементов, находится во НАгруппе периодической системы. Наиболее характерная степень окисления кальция 2. Ион кальцияН имеет электронную конфигурацию инертного газа ЗБ2Зр6, характеризуется высокой электроиоложителыюстыо. Длины связей, в процессах образования кальциевых комплексов, могут варьироваться в определенном интервале, что позволяет данному иону подстраиваться под определенную структуру лиганда. Например, длина связи кальций кислород может составлять от 0, нм до 0, нм. Чувствительность клеток к ионам кальция обеспечивается разностью их содержания вне и внутри клетки градиентом концентрации ионной асимметрией. Градиент концентраций ионов кальция между цитоплазмой и средой на уровне 4х порядков обеспечивается связыванием ионов СаГ в хелатное соединение специфическими белками. Система регуляции градиента концентрации вне и внутри клеток является перспективным направлением в биотехнологии для получения важных веществ из клетокпродуцентов Ьклетки источник инсулина, гипофизарные клетки продуценты гормонов, фибробласты источники факторов роста 2. Ь серии, который имеет дополнительную спиртовую донорную группу. Данные аминокислоты входят в состав белковых молекул и участвуют во всех жизненных процессах, наряду с углеводами и нуклеиновыми кислотами. В таблице 1.