Исследование конформационной лабильности цистеина в разном кристаллическом окружении во взаимосвязи с откликом структуры на внешние воздействия

• Автор: Миньков, Василий Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 187 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. КРИСТАЛЛЫ АМИНОКИСЛОТ МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВОДОРОДНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ, КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВА

1.1 Введение.

1.2 Водородные связи в молекулярных кристаллах.

1.2.1 Сильные и средние водородные связи

1.2.2 Слабые водородные связи БН.Б, БН.О

1.3 Кристаллические структуры аминокислот

1.4 Исследование свойств кристаллических аминокислот.

1.4.1 Полиморфные модификации глицина.

1.4.2 Ь и ЭЬсерин.

1.4.3 Ьцистсин.

1.4.4 Ьлсйцин
1.4.5 Другие аминокислоты.
1.5 Заключение.
ГЛАВА 2. ЭКПЕРИМЕНТАЛЫIАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Материалы
2.1.1 Выращивание кристаллов
2.1.2 Поли кристаллические образцы
2.2 Реализация экспериментов при изменении температуры и давления
2.2.1 Эксперименты при варьировании температуры.
2.2.2 Эксперименты при высоких давлениях
2.3 Инструментальные методы исследования.
2.3.1 Дифракционное исследование порошков.
2.3.2 Дифракционное исследование кристаллов.
2.3.3 ИК спектроскопическое исследование порошков.
2.3.4 КР спектроскопическое исследование кристаллов и порошков
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КОН ФОРМ АIД ИОН НОЙ ЛАБИЛЬНОСТИ ЦИСТЕИНА И ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ В РАЗЛИЧНОМ КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ ОКРУЖЕНИИ ПРИ НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ.
3.1 Кристаллические структуры и цистеина.
3.2 Кристаллические структуры оксалатов цистеина.
3.3 Кристаллическая структура ЫацстилЬцистеина
3.4 Колебательные спектры кристаллических модификаций , цистеина, их солей и производных при нормальных условиях.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ ЦИСТЕИНА.
4.1 Влияние охлаждения на ромбический и моноклинный цисюин
4.2 Влияние охлаждения на цисгсин
4.3 Размерный эффект в цистеинс
4.4 Влияние охлаждения на МацетилЬцистсин и оксалаты цистеина 11 и
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДАВЛЕНИЯ НА КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ ЦИСТЕИНА.
5.1 Влияние высоких давлений на моноклинную и ромбическую полиморфные модификации цистсина.
5.2 Влияние высоких давлений на цистеин
5.3 Влияние высоких давлений на ацетилЕцнстеин и оксалаты цистеина 11 и 12
ВЫВОДЫ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Международной научной студенческой конференции, секция Молекулярный дизайн и экологически безопасные технологии, апреля, , Новосибирск. С. 6. V.. V. v, . V. iv, . V. 2. V.. V.. V. v Ii I6 i, 4, , , i , i. V.. V.. V. v, V. Ii i i i, , 7, I, i, . V.. V.. V. v Ii ii, , , i, . I i i i i i V. V. iv, v . V. i i i , , , . Л. . Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения и библиографического списка из 3 источников. Первая глава представляет собой литературный обзор, посвященный описанию исследований аминокислот, в целом, и в кристаллическом состоянии, в частности. Описаны общие принципы построения кристаллических структур аминокислот, обсуждается роль водородных связей между амино и карбоксильными группами, а также природы бокового фрагмента в формировании структуры. Особое внимание уделено обзору работ, направленных на изучение слабых водородных связей, образованных сульфгидрилыюй группой в инертных матрицах, растворах, биомолекулах белки, пептиды и кристаллах. Проведен анализ современного состояния исследования кристаллических аминокислот при низких температурах и высоких давлениях. На основании анализа литературных источников обоснованы выбор цели исследования, посгановка задач работы, выбор объектов и методов исследования. Во второй главе описываются материалы и оборудование, которые были использованы для получения различных кристаллических образцов на основе или цистсина, а также методики их кристаллизации и синтеза. Дается описание инструментальных методов исследования монокристальная и порошковая дифракция, в том числе, с использованием еннхротронного излучения ИК и КР спектроскопия ДСК электронная микроскопия, использованных приборов и программного обеспечения для сбора, первичной обработки и последующего анализа полученных данных. В частности, подробно описаны методы реализации дифракционных и спектроскопических экспериментов при варьировании температуры и давления i i. В третьей главе приведены результаты исследования конформационной лабильности цистеина в различном кристаллическом окружении при нормальных условиях. Для этого были проанализированы конформации аминокислоты и межмолскулярные водородные связи в кристаллических структурах, известных до начала данной работы моноклинной и ромбической полиморфных модификаций цистеина, цистсина, ацстнлЬцистсина, оксалата цистеина 12, манделата цистеина 11 и моногидрата тар грата цистеина 11. Результаты сопоставлены с конформациями, наблюдаемыми для цистеина в растворах, а также рассчитываемых для изолированных молекул цистеина теоретически. Описаны результаты расшифровки и уточнения ряда новых структур, впервые полученных в данной работе оксалатов цисгсина в соотношении 11 ромбическая и моноклинная модификации и цистеина 11. Обсуждается взаимосвязь кристаллических структур и цистеина, его солей, а также с конформацией молекул и типом образуемых водородных связей. Заключения о конформации цистеиновых фрагментов и об их взаимодействии с кристаллическим окружением в структуре, в частности, о водородных связях, образуемых сульфгидрильной группой, сделаны на основании сопоставления результатов дифракционных экспериментов и данных о колебательных спектрах. В четвертой главе приводятся результаты исследования влияния температуры на кристаллическую структуру и динамику молекулярных групп в кристаллах цистеина, цистеина, ацетилцистеина и оксалатов цистеина. Особое внимание уделено детальному исследованию фазовых переходов в ромбическом цистсине и цистеине при понижении температуры. ЭЬцистеине. Пятая глава посвящена сопоставлению влияния давления на две полиморфные модификации Ьцистеина ромбическую и моноклинную, на ИЬцистеин, а также на оксалаты цистсина и на ЫацегилЬцистеин. В качестве методов исследования были избраны рентгеновская дифракция и очень чувствительная к окружению сульфгидрильной группы КР спектроскопия. Особое внимание уделено фазовым переходам, а также изменениям в межмолекулярных водородных взаимодействиях и внутримолекулярной геометрии при анизотропном сжатии кристаллической структуры.