Автореферат (1150175), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Добавление ПСС приводит к увеличениюиндукционного периода при малых концентрациях ПСС (2*10-5 мг/мл) и к его уменьшению приконцентрацияхполиэлектролитавыше2*10-2мг/мл(рис.6).Скоростьизмененияповерхностных свойств заметно уменьшается с ростом концентрации ПСС, что по даннымдинамического рассеяния света сопровождается образованием мультимолекулярных агрегатовв объеме раствора. Растворы начинают опалесцировать, когда концентрация ПСС превышает1*10-2 мг/мл.

При увеличении концентрации полиэлектролита растет концентрация и размерагрегатов, характеризующихся низким коэффициентом диффузии, приводя к уменьшениюскорости адсорбции. Данные эллипсометрии подтверждают замедление адсорбции белка приувеличении концентрации ПСС.125100100r , мН/мr , мН/м75502575502500050100150200250300350t, минРис. 6. Кинетические зависимости действительнойчасти динамической поверхностной упругостирастворов лизоцим/ПСС при рН=7 и концентрацияхПСС 0 (квадраты), 2*10-5 (круги), 2*10-4(треугольники), 2*10-3 (снежинки), 2*10-2 (звезды),5*10-2 (ромбы), 1*10-1мг/мл (пятиугольники).0,02,55,0 , мН/м7,510,012,5Рис.

7. Зависимости действительной частидинамическойповерхностнойупругостиотповерхностного давления растворов лизоцим/ПССпри рН=7 и концентрации ПСС: 0 (квадраты), 2*10-5(круги), 2*10-4 (треугольники), 2*10-2 (звезды), 1*101мг/мл (пятиугольники).11На начальной стадии адсорбциизависимостидинамическойповерхностнойупругостиотповерхностного давления отличаютсяотсоответствующихданныхдлярастворов чистого белка (рис. 7). Этотрезультат указывает на то, что ПССможет проникать в ближнюю областьадсорбционногослоя,изменяяповерхностное давление на начальнойстадииадсорбции,когдаповерхностная упругость мала.Рис.

8. Схема взаимодействия белок/полиэлектролит вобъеме раствора лизоцим/ПСС и в поверхностном слое.Последующаякомплексовадсорбциялизоцим/ПССсопровождаетсявытеснением сегментов полиэлектролита из ближней области поверхностного слоя, изависимости поверхностной упругости от поверхностного давления становятся близкими кданным для растворов чистого лизоцима (рис. 8). Все зависимости динамическойповерхностной упругостирастворов лизоцим/ПСС от поверхностного давления остаютсямонотонными. Это означает, что в отличие от системы БСА/ПСС при рН=7 в процессеадсорбции не происходит заметных изменений третичной структуры белка в поверхностномслое.При смещении рН в щелочную область (рН= 11,3) знак заряда глобул лизоцима меняется.В этом случае кинетические зависимости динамических поверхностных свойств растворовкомплексов близки к соответствующим зависимостям для растворов чистого белка, чтоуказывает на отсутствие взаимодействия с полиэлектролитом.В четвертом параграфе четвертой главы рассматриваются динамические поверхностныесвойства растворов комплексов лизоцим/ПДАДМАХ.

При рН = 7 в области относительнонизких концентраций (< 2*10-2 М), когда оба компонента заряжены положительно, скоростьизменения динамической поверхностной упругости и поверхностного натяжения уменьшается,а индукционный период увеличивается. Так как суммарный заряд комплексов заметнопревышает заряд глобулы, электростатический барьер адсорбции возрастает, что приводит кзамедлению изменения поверхностных свойств. Добавление ПДАДАМАХ, как и ПСС, влияетна структуру адсорбционного слоя на начальном этапе адсорбции - зависимости динамической12поверхностнойупругостиотповерхностногодавлениядлярастворовсмесейлизоцим/ПДАДМАХ смещены в сторону меньших поверхностных давлений по сравнению срезультатами для растворов чистого лизоцима. Однако взаимодействие между лизоцимом иПДАДМАХ слабее, чем с ПСС, и этот эффект менее выражен.При увеличении рН, когда заряд глобул лизоцима меняет знак, поверхностная активностькомплексов лизоцим/ПДАДМАХ растет.

При этом скорость изменения поверхностных свойстврастворов комплексов близка к скорости изменения свойств растворов чистого лизоцима. Этосвязано с тем, что рН = 11,3 близок к изоэлектрической точке белка и заряд комплексовнедостаточендлявозникновениязаметногоэлектростатическогобарьераадсорбции.Зависимости динамической поверхностной упругости от поверхностного давления близки крезультатам для растворов чистого лизоцима. Дисульфидные мостики в молекуле лизоцимамежду аминокислотными остатками, принадлежащими различным частям основной цепи,приводят к большей устойчивости глобулы лизоцима по сравнению, например, с глобулой БСА.Поэтому даже в случае растворов смеси лизоцима с противоположно заряженнымиполиэлектролитами кинетические зависимости динамической поверхностной упругостиостаются монотонными.В пятойглаверассмотрены динамические поверхностные свойства растворовкомплексов глобулярный белок/полиэлектролит/ГХГ.

Для растворов БСА/ПДАДМАХ бездобавок ГХГ динамическая поверхностная упругость проходит через максимум, уменьшаясьзатем примерно на 20 мН/м. В случае растворов БСА/ПДАДМАХ/ГХГ наблюдаетсясинергетический эффект, и поверхностная упругость падает более чем на 30 мН/м послелокального максимума.Более высокая устойчивость глобул лизоцима по сравнению с глобулами БСА квоздействию химических денатурантов приводит лишь к частичному разрушению третичнойструктуры и более слабому падению динамической поверхностной упругости после локальногомаксимума для растворов лизоцим/ГХГ, чем для растворов БСА/ГХГ.

Однако вслучаерастворов, содержащих одновременно ПСС и ГХГ, поверхностная упругость снижаетсясильнее, и при концентрации ПСС выше 2*10-3 мг/мл при приближении к равновесию падает дозначений, характерных для растворов неглобулярных белков и амфифильных линейныхполимеров.Уменьшение динамической поверхностной упругости после максимума указывает напрактически полное разрушение третичной структуры белка (рис.

9), и скорость этого процессасильно зависит от концентрации полиэлектролита. Разворачивание глобул приводит кизменениям структуры адсорбционного слоя (рис. 10). Отдельные части адсорбированныхразвернутых макромолекул проникают в водную фазу. В результате релаксация поверхностных13100r , мН/м75502500510 , мН/м1520Рис. 9. Зависимости действительной частидинамической поверхностной упругости отповерхностногодавлениярастворовлизоцим/ПСС/ГХГ при рН=7 и концентрациях ГХГ3М, лизоцима 3,5*10-6М, ПСС 0 (квадраты), 2*10-5(круги), 2*10-4 (треугольники), 2*10-2мг/мл(снежинки).Рис.10. Схема взаимодействия белок/полиэлектролитв объеме раствора лизоцим/ПСС/ГХГ и вповерхностном слое.напряжений может происходить за счет обмена отдельных участков макромолекул междудвумя областями поверхностного слоя.Поверхностное давление в области максимума поверхностной упругости при низкихконцентрациях ПСС (~15 мН/м) совпадает с характеристическим значением для растворовэтого белка, соответствующим образованию петель и хвостов в поверхностном слое.Изменения структуры адсорбционного слоя под действием ПСС не приводят кзаметным изменениям кинетических зависимостей поверхностного натяжения.

Основныеизменения происходят в дальней области поверхностного слоя, а концентрация относительногидрофобных аминокислотных остатков в ближней области поверхностного слоя почти независит от концентрации ПСС в объеме раствора и степени разрушения глобулярнойструктуры.Поданнымэллипсометрииповерхностнаяконцентрациявозрастаетсростомконцентрации ПСС. Этот результат согласуется предположением о полном разворачиванииглобул лизоцима под действием смеси ПСС и ГХГ, приводящем к образованию дальнейобласти поверхностного слоя и увеличению адсорбции.Сильное влияние ПСС на структуру адсорбционного слоя лизоцима характерно толькодля растворов, содержащих ГХГ.

Если ГХГ заменить на другой сильный денатурант –мочевину, то добавление полиэлектролита не приводит к значительным изменениямкинетических зависимостей динамической поверхностной упругости. Различие в степенивлияния ГХГ и мочевины на поверхностные свойства растворов лизоцим/ПСС связано сразличиями в механизме разворачивания глобул белка под действием этих денатурантов. ГХГ14взаимодействует с гидрофильными участками на поверхности глобулы. При образованиикомплекса лизоцим/ПСС эффективный заряд этих участков уменьшается, что облегчаетвзаимодействием глобул с ГХГ. В то же время мочевина присоединяется, прежде всего, кгидрофобным участкам на поверхности глобул, и полиэлектролит лишь незначительно влияетна этот процесс.В шестой главе кинетическая модель адсорбции была применена для оценки зарядаадсорбирующейся частицы на основе сравнения расчетных и экспериментальных кинетическихзависимостей величины адсорбции для растворов комплексов БСА/ПСС при рН=7 (рис.

11).При этом использовалось кинетическое уравнение адсорбции заряженные сферическихнаночастиц:d  / a2 kT6 3 2Den[1  4   1, 4069 3  O( 4 )]dt4kT2RT z 2 F  2aeгде  ,c zba – радиус частицы, z – электрохимическая валентностьчастицы, zb – электрохимическая валентность индифферентного электролита, R – газоваяпостоянная, ε – диэлектрическая проницаемость среды, κ – параметр Дебая-Хюккеля, θ –степень заполнения поверхности.Это уравнение легко интегрируется и позволяет рассчитать кинетическую зависимостьповерхностной концентрации.Так как на поверхности адсорбируются в основном молекулы белка, то можноприближенно принять, что размер адсорбирующейся частицы сопоставим с размерами глобулыБСА (4 нм). Тогда при сравнении экспериментальных и расчетных кинетических зависимостейповерхностной концентрации заряд частицы оказывается единственным подгоночнымпараметром.Результатырасчетаудовлетворительносогласуютсясоценкамиповерхностнойконцентрации из эллипсометрических данных на начальной стадии адсорбции.

Характеристики

Список файлов диссертации