На главную
Физика - одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке. Данный ресурс поможет эффективно и интересно изучать физику. Учите физику!
   

Обучение и материалы
Физический справочник
Формулы по физике
Шпаргалки по физике
Энциклопедия
Репетиторы по физике
Работа для физиков
Быстрый устный счет
Виртуальные лабораторные
Опыты по физике
ЕГЭ онлайн
Онлайн тестирование
Ученые физики
Необъяснимые явления
Ваша реклама на сайте
Разное
Контакты
Спецкурс
Фейнмановские лекции

В мире больших скоростей

Введение в теорию относительности

Лекции по биофизике
Лекции по ядерной физике
Ускорение времени...
Лазеры
Нанотехнологии
Книги
полезное
Смешные анекдоты о физике
Готовые шпоры по физике
Физика в жизни
Ученые и деньги
Нобелевские лауреаты
Фото
Видео
Карта сайта
На заметку
Если вам понравился сайт, предлагаем разместить нашу кнопку
Кнопка сайта All-fizika.com
Компьютерные программы
по физике
Программы по физике


Физика и юмор
Физика и юмор


Онлайн тестирование
по физике
Онлайн тестирование по физике



-









Физический энциклопедический словарь
| А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З | И | К | Л | М | Н | О | П | Р | С | Т | У | Ф | Х | Ц | Ч | Ш | Щ | Э | Ю | Я |



Биологические кристалы

Биологические кристаллы, построенные из биологических макромолекул — белков, нуклеиновых кислот или вирусных частиц. Вследствие больших размеров биологических макромолекул, содержащих 103—104 атомов, биологические кристаллы имеют очень большие (по сравнению с обычными кристаллами) периоды кристаллической решётки (50 — 200 Å), а у вирусов они достигают 1000Å и более. Важнейшей особенностью биологических кристаллов является то, что они состоят не только из образующих их макромолекул, но содержат внутри себя между молекулами маточный раствор (35—80%), из которого они кристаллизовались, обычно воду с теми или иными ионами (рис. 1). Биологические кристаллы существуют только в равновесии с таким раствором; при высушивании биологических кристаллов происходит денатурация (разрушение структуры) молекул и кристалла в целом. Регулярность укладки молекул в биологических кристаллах  определяется электростатическим взаимодействием заряженных атомных группировок на поверхности молекул. Прилегающие к поверхности молекулы растворителя упорядочены, в межмолекулярном пространстве — расположены беспорядочно. 

Рис. 1. Упаковка молекул в кристалле белка.

Биологические кристаллы образуются иногда в живых организмах — in vivo, однако главным методом их получения является кристаллизация выделенных из живых организмов и тщательно очищенных белков и других биологических макромолекул (рис. 2 и 3).

Рис. 2. Кристаллы леггемоглобина.

Рис. 3. Электронно-микроскопические фотографии упаковки молекул в кристаллах белков (сверху вниз): каталазы (Х5•105): вируса некроза табака; отделение кристаллов белка из микроорганизмов Bacillus thwingiensis.

Громадные размеры биологических макромолекул позволяют непосредственно наблюдать упаковку их в кристаллическую решётку методами электронной микроскопии (рис. 3). Основной метод изучения структуры биологических кристаллов — рентгеновский структурный анализ, позволяющий определить сложнейшую пространственную конфигурацию образующих их молекул.  Рентгенограммы биологических кристаллов содержат громадное число рефлексов (>100000); процесс их расшифровки исключительно сложен. В результате изучения биологических кристаллов установлено строение более 100 белков. Молекула глобулярного белка представляет собой сложным образом уложенную полипептидиую цепочку, состоящую из аминокислотных остатков (пунктир, рис. 4), характеризуемых двадцатью сортами боковых радикалов R. Число таких остатков в цепи составляет в разных белках приблизительно от 100 до 500. Компактно уложенная в глобулу цепь может иметь на отдельных участках т. н. α-спиральную структуру или β-структуру, в которой участки цепи располагаются параллельно (рис. 5). Расшифровка строения белковых кристаллов дала молекулярной биологии сведения о механизме биологической активности ферментов и других белков. Получены и исследованы также кристаллы транспортной рибонуклеиновой кислоты (t-РНК).

Рис. 5. Структура белковых молекул: слева — миоглобина, состоящего в основном из α-спиральных участков (аминокислотные остатки показаны точками); справа — цитохрома С, в котором чередуются участки с α- и β-структурами (аминокислотные остатки показаны звеньями цепи).

Кроме истинных трёхмерно-периодических биологических кристаллов, существуют биологические кристаллы с иным характером упорядоченности. Так, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) образует текстурированные гели — жидкие кристаллы, рентгенографический анализ которых позволил построить пространственную модель ДНК и установить природу передачи генетической информации. Жидкие кристаллы образуют также фибриллярные белки мышц — миозин и актин. Некоторые глобулярные белки (каталаза и др.) кристаллизуются, образуя трубы с мономол. стенками, в которых молекулы уложены согласно спиральной симметрии. Изучение кристаллов сферических вирусов методами электронной микроскопии и рентгеноанализа позволило установить характер взаимной упаковки и структуру образующих оболочку вируса белковых молекул (рис. 6), которые уложены в вирусной частице согласно икосаэдрической симметрии с осями 5-го порядка (см. Симметрия кристаллов).

Рис. 6. Электронно-микроскопическая фотография упаковки молекул в оболочке сферического вируса герпеса (Х 640 000)





 
 
© All-Физика, 2009-2016
При использовании материалов сайта ссылка на www.all-fizika.com обязательна.