Занятие № 2

ТЕМА: Пространственная организация биополимеров. Классификация структур биополимеров

Цель: Сформировать представление о возможных формах пространственной организации биополимеров и их свойствах, характеристиках. Изучить условия существования различных форм и переходов между ними

Каждое макросостояние полимера характеризуется определенными значениями молекулярных параметров и может быть реализовано большим количеством микросвязей, составляющих полимерную цепь атомов, должны приводить к значительной свернутости цепи и образованию клубка. Такой клубок обладает целым набором большего числа конформаций, которые цепь может принимать в процессе микроброуновского движения ее частей. Здесь употребляется термин «конформация» в «микросмысле». Он означает определенное с точностью до амплитуд валентных колебаний расположение атомов в полимере. Ясно, что взаимозависимость такого движения звеньев будет наиболее сильно проявляться у соседних звеньев и ослабляться по мере увеличения расстояния между ними.

Вопросы для рассмотрения на занятии:

1. Модель свободно-сочлененной цепи. Размер клубка.

2. Упругость клубка. Природа сил.

3. Размеры клубка в цепях с фиксированным валентным углом. Персистентная длина.

4. Плотность звеньев в клубке. Радиус корреляции.

5. Энергия взаимодействия звеньев. Вириальные коэффициенты.

6. Зависимость энергии клубка и глобулы от плотности звеньев.

7. Условия существования глобулы и клубка. Различия размеров и радиуса корреляции.

8. «Хороший и плохой» растворители. Набухание макромолекул.

9. Фазовые переходы в белках. Энтальпия и энтропия перехода.

10. Структурные изменения в белках. Расплавленная глобула.

Самостоятельная работа

Нарисуйте профили распределения плотности звеньев (n) в глобуле (1) и в клубке (2):

n

n₀

R r

Повторите материал из курса физической химии (энергия Гиббса, энтропия, энтальпия, теплоемкость, теплосодержание).

1. Основные понятия биоэнергетики: системы и объекты, сила, работа, энергия.

2. Осмотическое давление и осмотическая работа.

3. Электрическая энергия иона в растворе. Электрическая работа при переносе ионов через мембрану.

4. Электрохимический потенциал ионов.

5. Термодинамическая вероятность и энтропия.

6. Внутренняя энергия и теплосодержание.

7. Обобщенное уравнение первого и второго закона.

8. Электрохимический потенциал ионов.

9. Связь константы равновесия с изменением свободной энергии.

10. Температурная зависимость равновесия (Уравнение Гиббса). Рассмотрите вопрос на примере растворения бензола в воде.

Литература

• Рубин А.Б. Биофизика. Т 1. – М., 2000, стр. 167-182 (глава 7)

• Биофизика: Учебник / Под ред.Ю.А.Владимирова. - М: Медицина, 1983. - 272 с.:ил

Дополнительная литература

• Рубин А.Б. Лекции по биофизике. Лекция 8. Физико-химические принципы строения биополимеров

Рекомендуемая дополнительная литература для самостоятельной работы

• Бирштейн Т.М. Конформации макромолекул// СОЖ, №11, 1996, стр. 26-29

• Владимиров Ю.А. Лекции по биологической и медицинской биофизике: Работа и энергия