Химия и биология белков - Ф. Гауровитц 1953
Величина и форма белковых молекул
Рассеяние света белками
Давно известно, что коллоидные растворы, например растворы белков, опалесцируют, т. е. рассеивают часть падающего света. Это явление получило название феномена Тиндаля.
Интенсивность рассеянного света возрастает с количеством и величиной коллоидных частиц. Это видно из формулы
где т — степень мутности, М — молекулярный вес, с — концентрация в граммах на 1 мл, Н — постоянная пропорциональности. Если р — показатель преломления раствора, μ0 — показатель преломления растворителя и λ — длина волны падающего света, то Н может быть определена по следующей формуле:
где N — число Авогадро [56]. Формула показывает, что степень мутности т зависит от величины показателя преломления растворителя и от разницы показателей преломления μ и μ0 и, кроме того, обратно пропорциональна четвертой степени длины волны X. Если растворитель и раствор имеют одинаковые показатели преломления, последний множитель становится равным нулю и никакого рассеяния не происходит. Так как все величины формулы (6) могут быть определены экспериментально, по формуле (5) можно рассчитать молекулярный вес М.
Молекулярные веса, полученные таким путем, составляют для яичного альбумина 38 000, сывороточного альбумина 74 000, гемоцианина улитки 6 340 000 [57], вируса табачной мозаики 40 000 000 [58]. Метод рассеяния света имеет особое значение для белковой химии, так как он позволяет определять молекулярный вес достаточно быстро, чтобы устранить опасность изменений от бактериального загрязнения и от следов протеолитических ферментов.
Если размер белковой молекулы настолько велик, что становится сравним с длиной волны падающего света, то возникает интерференция, в связи с чем интенсивность рассеянного света не распределяется больше симметрично в отношении плоскости, перпендикулярной падению света.
Интенсивность I1 и I2 света, рассеянного под углом в 45 и 135°, т. е. под углом, меньшим и большим, чем прямой угол, оказывается различной. Величина q = (I1/I2) — 1 называется коэффициентом диссимметрии. По мере разведения раствора q приближается к предельной величине, называемой внутренним коэффициентом диссимметрии; эта величина является мерой пространственной протяженности коллоидальной молекулы и может быть использована для прямого определения величины молекулы в растворе. Найденная таким способом длина молекулы вируса табачной мозаики оказалась равной 2750 Å, что согласуется с определениями в электронном микроскопе, которые дали величину 2 800 Å [59].