Процессы агрегации макромолекул белков в водных растворах, содержащих ионы тяжелых металлов

• Автор: Тен, Дмитрий Ильич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил

Оглавление
Введение

Глава I Основные свойства белковых молекул

1. Состав и строение белков.

2. Поведение белковых молекул в растворе. Теория

ДебаяХюккеля

Глава II Рассеяние света в растворах биополимеров

1. Основные положения теории рассеяния света.

2. Теория РэлеяДебая. Определение молекулярного

веса рассеивающих частиц.

Глава III Трехкомпонентные лиотропные системы

Обзор литературных данных.
1. Поведение коэффициента межмолекулярного взаимодействия в трехкомпонентных растворах.
Теория Скэтчарда.
2. Исследования рассеивающих свойств растворов
белков, содержащих малые ионы
Глава IV Экспериментальное исследование растворов альбуминов, содержащих ионы меди, свинца и кадмия.
1. Объекты исследования и подготовка образцов
2. Описание экспериментальной установки
3. Особенности межмолекулярного взаимодействия в белковых растворах, содержащих ионы тяжелых металлов.
4. Зависимость эффективной массы рассеивающих частиц в водных растворах белков от поверхностного заряда макромолекул и ионной
силы раствора
5. Поляризационные свойства исследуемых растворов при изменении водородного показателя и ионной
6. Влияние температуры на свойства рассеивающих частиц в растворах, содержащих ионы тяжелых металлов.
Глава V Обсуждение экспериментальных результатов.
1. Особенности процесса адсорбции ионов металлов с различными ионными радиусами на поверхности
белковых молекул.
2. Изменение характера межмолекулярного взаимодействия в растворах белков при наличии ионов тяжелых металлов. Образование дипольных кластеров
Заключение.
Приложение
1. Тяжелые металлы как фактор влияния на окружающую среду
2. Геохимические особенности некоторых ТМ и их
роль в жизни человека
3. Основы экологического контроля.
Выводы.
Литература


Особенно опасны тяжелые металлы ТМ. Попадая в кровь и другие биологические жидкости, они даже в небольших концентрациях способны серьезно нарушить нормальное течение физиологических процессов в организме. Таб. В основу настоящей работы положены исследования молекулярных процессов, протекающих в водных растворах биополимеров, содержащих ионы ТМ, при изменении ряда физикохимических параметров среды. Сравнительно недавно в работах ,,,, было обнаружено новое явление образование макромолекулярных кластеров в растворах белка в присутствии солей тяжелых щелочных металлов ЛЬС1 и СгС. Поведение белков в растворах определяется сильным электростатическим взаимодействием между зарядами на поверхности макромолекул. Однако оказалось, что при определенных условиях когда силы зарядзарядового взаимодействия экранируются ионами ТМ в таких системах, как и в термотропных жидких кристаллах, существенную роль начинают играть дипольдипольные взаимодействия, что приводит к изменениям как статических, так и динамических параметров молекул. Таким образом, несомненный интерес представляет детальное исследование механизма подобного поведения белковых молекул при наличии в растворе ионов металлов с различными значениями заряда и ионного радиуса. Основной целью данной работы является экспериментальное исследование эффекта возникнования макромолскулярных кластеров в растворах альбуминов, содержащих ионы тяжелых нещелочных металлов. ТМ в растворе. Существует большое число физических методов исследования как коллективных форм теплового молекулярного движения, так и динамики отдельных молекул или их фрагментов. В рамках преследуемых в работе целей наиболее информативным и удобным для решения поставленных задач является метод интегрального рэлеевского рассеяния света. С помощью этого метода определялись массы и поляризационные свойства рассеивающих частиц, исследовался характер межмолекулярного взаимодействия при изменении концентрации ионов ТМ в растворе и зарядовых свойств поверхности белковой молекулы, а также при изменении температуры раствора. В качестве объектов исследований были использованы белки группы альбуминов яичный альбумин , бычий сывороточный альбумин и человеческий сывороточный альбумин . ТМдобавками являлись растворимые соли наиболее распространенных металлических ядов меди Си, свинца РЬ и кадмия . Научная новизна диссертации обусловлена рядом экспериментальных результатов, впервые полученных в данной работе. Впервые обнаружено и детально исследовано явление возникновения макромолекулярных кластеров в растворах яичного и сывороточных альбуминов, содержащих ионы тяжелых нещелочных металлов свинца, меди и кадмия. Изучено влияние концентрации ионов ТМ в растворе и величины поверхностного заряда белковых молекул на такие параметры системы как масса рассеивающих частиц и коэффициент межмолекулярного взаимодействия. Гипотеза об аномальной сорбции металлов с большим ионным радиусом на заряженной поверхности белка подтверждена на основании физической модели агрегации макромолекул вследствие сильных дипольдипольных взаимодействий. Впервые экспериментально исследовано влияние температуры на структуру надмолекулярных агрегатов, формирующихся в белковом растворе, содержащем ионы ТМ, и подтверждено существование температурного эффекта в области изоэлектрической точки белка, связанного с процессом разрушения кластеров. Практическая ценность предлагаемого исследования заключается в том, что изученное в работе поведение биополимерных макромолекул в растворах и их взаимодействие с ионами различных солей позволяет установить молекулярный механизм патологических изменений в биологических объектах, связанный с токсическим действием ТМ на живые объекты. Материалы диссертации могут быть использованы в экологии и медицине при разработках способов контроля качества органических жидкостей и физических методов диагностики распространенных заболеваний, в том числе онкологических, а также для создания диагностических приборов ,,,.