Диссертация (1150176), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Результатыдля растворов лизоцима обнаруживают индукционный [143].Хорошо известно, что глобулярная структура может меняться и даже полностьюразрушаться при сильных отклонениях рН от изоэлектрической точки [195].Соответствующие конформационные переходы были подробно изучены для растворовБСА, для которого можно обнаружить как минимум пять конформеров при различныхрН [54]. Было обнаружено, что динамическая поверхностная упругость растворов F (прирН около 4) и В (при рН около 7) конформеров заметно отличается от результатов дляN-конформера (при рН около 5), что объяснялось различиями в жесткости конформеровБСА и в их упаковки в адсорбционном слое [54].Однако более поздние измерения при разной ионной силе раствора показали, чтонаблюдаемыеразличиямеждукинетическимизависимостямидинамическойповерхностной упругости для растворов различных конформеров БСА связаны, прежде39всего, с различной скоростью адсорбции [26].
При уменьшении электростатическогобарьера адсорбции результаты для растворов всех конформеров стремились приприближении к равновесию к значениям, типичным для растворов глобулярных белков(75-82 мН/м)Сильныеразличиямеждукинетическимизависимостямидинамическойповерхностной упругости растворов глобулярных и неглобулярных белков, с однойстороны, и сходство данных зависимостей для растворов глобулярных белков и водныхдисперсий твердых нанонаночастиц, с другой стороны, позволяют предположить, чтотретичная структура сохраняется процессе адсорбции.
Если это предположение верно,то добавление денатурирующих агентов должно приводить к сильным изменениямкинетических зависимостей поверхностной упругости. В этом случае данныезависимости должны приближаться к результатам для амфифильных полимеров.Влияние малых добавок ГХГ на поверхностные свойства глобулярных белкованалогично влиянию добавок индифферентного электролита. Так, например,принизких концентрациях (меньше 0,65 М) добавки ГХГ к растворам БСА приводят кзаметному ускорению роста динамической поверхностной упругости с возрастомповерхности за счет уменьшения электростатического барьера адсорбции в результатеэкранирования электростатического отталкивания между макромолекулами [26].Дальнейшееувеличениеконцентрациисолиприводиткнебольшомуроступоверхностной упругости растворов БСА, но кинетические зависимости поверхностнойупругости остаются монотонными.
В то же время, если концентрация ГХГ превышает0,65 М, то характер кинетических зависимостей резко меняется. На этих зависимостяхпоявляется локальный максимум, аналогичный максимуму, наблюдавшемуся ранее длярастворов амфифильных полимеров [26]. При этом поверхностная упругость вблизиравновесия резко уменьшается до примерно 15 мН/м. МаксимальноедействительнойчастиповерхностнойупругостирастворовсмесейзначениеБСА/ГХГ,уменьшается с 65 до 40 мН/м при увеличении концентрации денатуранта с 0,65 до 4М.Локальныймаксимумнакинетическихзависимостяхдинамическойповерхностной упругости указывает на изменение механизма адсорбции и конформациимакромолекул в поверхностном слое, как в случае растворов неионных полимеров инеглобулярных белков.
Наблюдаемые резкие изменения кинетических зависимостей40динамической поверхностной упругости представляют следствие разрушения третичнойструктуры белка, увеличения гибкости макромолекулы и образования за счет этогопетель и хвостов в поверхностном слое.Потеря белком глобулярной структуры приводит к более компактной упаковкегидрофобных аминокислотных остатков и их более высокой локальной концентрации вближней области поверхностного слоя, которая определяет величину поверхностногонатяжения. При увеличении концентрации ГХГ выше 1,5 М характер кинетическихзависимостей поверхностной упругости сохраняется.
Таким образом, конформациямолекул БСА меняется в узком интервале концентраций денатуранта.Третичнаяструктура белка, по-видимому, полностью разрушается, а вторичная сохраняется внезначительной степени. Аналогичные изменения в объемной фазе протекают призаметно более высоких концентрациях ГХГ (≥ 4M) [82,92], что позволяет сделать выводо том, что межфазная граница оказывает дополнительное дестабилизирующее действиена глобулу БСА.Кинетические зависимости динамической поверхностной упругости растворовсмесей БСА/ГХГ имеют только один максимум в отличие от результатов для растворовβ-казеина.Это связано с боле гомогенным распределением гидрофобных игидрофильных аминокислотных остатков в молекуле БСА.Если представить поверхностную упругость как функцию поверхностногодавления, то максимум упругости соответствует примерно одному и тому же давлению(около 12мН/м) для всех концентраций ГХГ.Это поверхностное давлениесоответствует началу вытеснения с поверхности отдельных частей макромолекул в видепетель и хвостов и представляет характеристическое значение для данного белка.Аналогичные результаты были получены для растворов смесей БЛГ/ГХГ.Разворачивание глобул БЛГ начинается при более низких концентрациях денатуранта(0,25М).
Это связано с различиями в механизме разворачивания и структуры белков.БЛГ склонен образовывать димеры в растворе и первой стадией шагом процессаразворачивания оказывается разрушение димеров [35]. Разворачивание мономеровпротекает в одну стадию и требует меньшего количества денатуранта по сравнению сразрушением третичной структуры БСА. Данные эллипсометрии и нейтронного41рассения подтверждают образование дальней области поверхностного слоя длярастворов БЛГ/ГХГ при концентрации денатуранта выше 0,25 М [35,196].Добавление другого сильного денатуранта – мочевины к раствору глобулярныхбелков также приводит к появлению немонотонных зависимостей поверхностнойупругости при достижении некоторой критической концентрации [40].
В случаемочевины данная критическая концентрация оказывается выше – около 1,5 М для БСА и4 М для БЛГ, что связано с меньшей денатурирующей способностью мочевины.Важно отметить, что поверхностное давление, соответствующее локальномумаксимуму поверхностной упругости и началу образования петель и хвостов, не зависитот химической природы денатуранта. Оно одинаково для ГХГ, мочевины и ионных ПАВи составляет 12 мН/м для БСА и 19 мН/м для БЛГ. Более высокое значение для БЛГ,вероятно, связано с более высокой стабильностью глобул этого белка [197].Ионные ПАВ также вызывают разворачивание белков.
Влияние ПАВ наповерхностные свойства растворов БСА и БЛГ становится заметным уже приконцентрации 1*10-6 М, при которой поверхностные свойства раствора чистого ПАВсовпадают со свойствами воды. Сильное влияние небольших добавок ПАВ связано собразованием комплексов белок/ПАВ с большей поверхностной активностью, чем учистого белка. Увеличение концентрации бромида додецилтриметиламмония (ДТАБ)вызываетсильноеизмененияформыкинетическихкривыхдинамическойповерхностной упругости для растворов смесей БСА и БЛГ с этим ПАВ в узкомконцентрационном промежутке подобно действию ГХГ и мочевины [198]. В этомпромежутке кинетические зависимости динамической поверхностнойупругостистановятся немонотонными: быстрое увеличение упругости на начальной стадииадсорбции сменяется медленным падением, что указывает на разворачивание глобулбелка.
Соответствующая критическая концентрация ДТАБ равна примерно 0,05 М длярастворов БСА и 0,4 М для растворов БЛГ. Кинетические зависимости становятся сновамонотоннымикогдаконцентрацияПАВдостигаеткритическойконцентрациимицеллообразования (ККМ). При высоких концентрациях ПАВ вытесняет молекулыбелка с поверхности, которые одновременно солюбилизируются агрегатами ПАВ вобъемной фазе.42Действие анионного ПАВ (ДСН) на глобулы БЛГ и БСА оказывается слабее.Кинетическиезависимостидинамическойповерхностнойупругостирастворовбелок/ДСН остаются монотонными для всех исследованных концентраций ПАВ [198].Структура белка в значительной степени сохраняется и образования дальней областиповерхностного слоя не происходит.I.8. Поверхностные свойства растворов смесей белков и полисахаридовНесмотря на то, что комплексы белков и полиэлектролитов часто используются ввиде пен и эмульсий, информация о поверхностных свойствах их растворов крайнеограниченаи,какправило,относитсякрастворамкомплексовбелковиполиэлектролитов природного происхождения.
Например, в работах [199–201] былиизучены поверхностные свойства растворов комплексов БЛГ/пектин. Было обнаружено,что добавка полисахаридак раствору БЛГможет приводитьк появлениюиндукционного периода [201]. Так как пектин не обладает поверхностной активностью,то значительное изменение кинетики адсорбции из растворов смеси по сравнению скинетикой адсорбции чистого белка указывает на образование комплексов. Согласноавторам, комплекс белок/полисахарид у межфазной границы может диссоциировать, чтоприводит к адсорбции белка на границе раздела.
Скорость этого процесса определяетсяподвижностью белка внутри комплекса и тем, насколько быстро он может достичьповерхности, что в свою очередь зависит от сродства образования комплексов белокполисахарид. Это сродство во многом определяется плотностью зарядов цепиполиэлектролита: чем выше плотность заряда, тем больше замедляется ростповерхностного давления во времени по сравнению с раствором чистого белка [202].Авторы также отмечают, что адсорбция белка при добавлении пектина можетускоряться, если для чистого белка характерна сравнительно медленная адсорбция из-заналичия электростатического адсорбционного барьера [201].Динамическая поверхностная упругость растворов БЛГ/пектин измерялась вработе [200].
На зависимостях динамической поверхностной упругости от возрастаповерхности и поверхностного давления для дилатационного модуля растворов смесейнаблюдался минимум при различных временах жизни поверхности и поверхностных43давлениях от 15 до 20 мН/м (рис. 2), что было связано реорганизацей комплексов вповерхностном слое.На основе данных по дилатационным и сдвиговым поверхностным реологическимсвойствам была предложена модель адсорбционной пленки (рис. 3) [200]. Сравнениезначениймодулядилатационнойповерхностнойпоследовательной адсорбции белка икомплексовупругости,БЛГ/пектинполученныхпри(103 мН/м) иодновременной адсорбции, когда адсорбция происходит из раствора смеси, (56 мН/м)показало, что в первом случае адсорбция пектина может стабилизировать ужесуществующий адсорбционный слой белка (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
