Термохимия взаимодействий в системе белок - органический растворитель - вода

• Автор: Зинатуллин, Альберт Наилевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 130 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Свойства белков в органических растворителях с низким содержанием воды

1.1.1. Ферментативная активность в безводных органических растворителях

1.1.2. Термостабильность белков в органических растворителях

1.1.3. Регио и энантиоселективность белков, суспендированных в органических средах

1.1.4. Субстратная специфичность

1.1.5. Связывание лигандов и явление молекулярной памяти

1.2. Исследования влияния природы органического растворителя и его влагосодержания на свойства белков
1.3. Изучение состояния белков в органических средах с использованием структурных методов
1.4. Термодинамические исследования межмолекулярных взаимодействий, определяющих поведение белков в органических средах
1.4.1. Адсорбция воды на белках в органических средах
1.4.2. Адсорбция паров органических растворителей на белках
1.4.3. Теплоемкость и термодинамические характеристики сухих белков
1.4.4. Влияние влажности белка на его теплоемкость
1.4.5. Калориметрические исследования
ГЛЛВЛ 2. ЭКСПЕРИМЕ1ТАЛЬНАЛ ЧАСТЬ
2.1 Постановка задачи, выбор объектов исследования,
экспериментальных методов, программа
исследования
2.2. Реактивы и материалы
2.2.1. Подготовка растворителей
2.2.2. Сывороточный альбумин человека. Характеристики
препарата и свойства белка
2.1.4. Бычий панкреатический ахимотрипсин
Характеристики препарата и свойства белка
2.2.4. Растворимость белков в органических средах
2.3. Физикохимический эксперимент
2.3.1. Калориметрический эксперимент
2.3.2. Определение содержания воды в органических
растворителях
2.3.3. ИКспектроскопические измерения
2.3.4. Изучение термостабильности белков методом
дифференциальной сканирующей калориметрии
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
СИСТЕМА СУХОЙ БЕЛОК ОРГАНИЧЕСКИЙ РАСТВОРИТЕЛЬ ВОДА
3.1. Тепловые эффекты, наблюдающиеся при внесении
осушенных белков в органические растворители с низким содержанием воды
3.2. Изменения в ИКспектрах, наблюдающиеся при
внесении осушенных белков в безводные
органические растворители
3.3. Особенности структурных изменений в этаноле,
метаноле, воде и ДМСО
Влияние природы растворителя на величины калориметрических и ИКспектроскопических характеристик состояния белков Влияние гидрофильности растворителей на величины калориметрических и ИКспектроскопических характеристик состояния белков Проявления термодинамической неравновесности осушенных белков в результатах дифференциальной с ка и ирующей кал ори метр и и
Влияние протонодонорной способности
растворителя
Дифференциация действия растворителей на осушенные белки
СИСТЕМА УВЛАЖНЕННЫЙ БЕЛОК ОРГАНИЧЕСКИЙ РАСТВОРИТЕЛЬВОДА Тепловые эффекты смачивания препарата сывороточного альбумина человека, содержащего воды, водноорганическими смесями Тепловые эффекты десорбции воды с белка в органических средах
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Впервые установлено, что сольватация воды играет определяющую роль в процессе десорбции воды с белка в растворителях с высокой степенью гидрофильности. Работа изложена на 0 страницах, иллюстрирована рисунками и таблицами. В первой главе изложен обзор свойств систем, в которых твердые белковые препараты непосредственно помещаются в органические среды. Проанализирована имеющаяся в литературе информация о процессах, определяющих свойства белков в органических растворителях. Показана актуальность изучения состояния белковых макромолекул в таких гетерогенных системах, очерчен круг актуальных проблем. Описание экспериментальной части работы представлено во второй главе. Она включает в себя обоснование выбора объектов исследования и методов экспериментального изучения, описание программы исследования. Во второй главе изложены методики калориметрического и ИКспектроскопического экспериментов, а также сведения по подготовке растворителей и характеристике препарата белков и их свойствам. В третьей главе изложены результаты собственных термохимических исследований по выделению вклада взаимодействия белок органический растворитель в суммарные тепловые эффекты образования систем белокорганический растворитель вода. В четвертой главе на основании анализа собственных и литературных калориметрических данных, характеризующих процесс десорбции воды с белка в растворитель, предложен экспериментальный прием, позволяющий проводить выделение тепловых эффектов десорбции воды с белка в растворитель в суммарные тепловые эффекты образования систем белок органический растворитель вода. Диссертационная работа была выполнена на кафедре физической химии Казанского Госуниверситета имени В. И. УльяноваЛенина. Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям проф. Соломонову Б. Н. и с. Сироткину В. А. за ценные советы и поддержку при выполнении диссертационной работы. Автор благодарит кандидата биологических наук, научного сотрудника Казанского Института Биохимии и Биофизики КНЦ РАМ Файзуллина Д. А. за помощь и ценные советы, полученные при обсуждении ИКспектроскопических данных. Автор благодарит научного сотрудника кафедры физической химии КГУ Захарычева Д. В. за помощь при проведении экспериментов методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Хорошо известно, что белковые макромолекулы формируются и функционируют в водном окружении. Большое число органических субстратов, которые могут быть использованы в реакциях с участием белков, являются гидрофобными соединениями и поэтому плохо растворяются в воде. Ферменты класса гидролаз в водных растворах катализируют гидролитические процессы. Вода способствует неблагоприятным реакциям, таким как гидролиз ангидридов кислот и галогенангидридов. Часто продукт превращения трудно выделить из водного раствора. В водных растворах низка термостабильность белков. Поэтому вполне понятен интерес исследователей к изучению свойств белковых систем в органических растворителях с низким содержанием воды, в которых белки, сохраняя функциональную активность, лишены отмеченных выше недостатков. Были осуществлены исследования, в которых проведено сравнение каталитической активности ферментов в водных растворах и органических средах. Так, в работе был определен эффект ускорения реакций переэтерификации между трибутирином и гептанолом в гексадекане и гидролиза трибутирина в воде различными липазами. Полученные данные представлены в Табл. Таблица 1. Эффект ускорения липазами реакций переэтерификации между трибутирином и гептанолом в гексадекане и гидролиза трибутирина в воде . Свиная панкреатическая 1. Дрожжевая 2. Грибная 1. В данном случае эффект ускорения равен отношению скоростей катализируемой липазой переэтерификации и той же реакции в отсутствие фермента аналогично для реакции гидролиза Как видно из Табл. Кроме того, в работе было проведено титрование активных центров в химотрипсине и субтилизине Карлсберга, суспендированных в безводном октане и найдено, что их число в органическом растворителе сравнимо с данными, полученными из водных растворов.