25_Îïòè÷. àêòèâíîñòü

Правая и левая рука
Взгляните на свои руки. Одна рука не является зеркальным отражением
другой. Если бы они были двумерными, например толщиной в бумажный
лист без ладонной и тыльной сторон, тогда их можно было бы
совместить вместе и считать идентичными. Причина, по которой в
реальности сделать этого невозможно, заключается в том, что руки
трехмерные и ассиметричные.
Слово хиральный (от греческого «ручной») ввел в обиход в 1904 году
лорд Кельвин, профессор естественной философии Универститета г.
Глазго, дав ему следующее определение: «Я называю любую
геометрическую фигуру, или группу точек, хиральной и говорю о ней, что
она обладает хиральностью, если ее зеркальное отражение нельзя
совместить с ним самим»
Хиральность в биологии и жизни
Многие биологические активные молекулы хиральны, включая аминокислоты
природного происхождения и сахара.
В биосистемах большинство этих веществ имеют одну и ту же хиральность.
Большинство аминокислот L, а сахаров – D. Типичные белки природного
происхождения, состоящие из L-аминокислот, известны как белки левой формы,
а D-аминокислоты составляют белки правой формы. D-форма аминокислот
обычно сладкая на вкус, а L-форма обычно вкуса не имеет.
L-карвон
D-карвон
Листья перечной мяты и семена тмина содержат L-карвон и D-карвон
соответственно – энантиомеры карвона.
Они пахнут по-разному, поскольку обонятельные рецепторы большинства людей
также содержат хиральные молекулы, которые ведут себя по-разному в
присутствии разных энантиомеров.
Распространение электромагнитной волны
1
2
3
Направление
распространени
я
4
5
1
1
2
Поляризатор
5
3
2
3
4
4
5
Плоско-поляризованный луч света
может быть разложен на два луча:
лево- и правовращающий
Молекула, поворачивающая ось поляризованного света вправо, если смотреть по
направлению к источнику света в поляриметре, находится в D-форме, а молекула,
поворачивающая ось поляризации в обратную сторону, находится в L-формe
(от первых букв латинских слов левый и правый).
Взаимодействие линейно поляризованного света с оптически активным веществом
Круговой дихроизм
1
5
Оптическое вращение
1
2
3
4
1
2
3
4
1 5
2 1
3 2
θ4 3
5
1
2
3
После прохождения
4
2
3
4
5 4
5
Лeвый
5
Правый
Круговой дихроизм, как результат
сложения двух волн с разными
амплитудами, но равными фазами.
Физическая причина - разное поглощение
для лево- и правовращающего света.
Левый
Правый
Оптическое вращение, как результат сложения
двух волн с одинаковыми амплитудами, но
разными фазами. Физическая причина – разные
показатели преломления для лево- и
правовращающего света
Зависимость КД и ОВ от длины волны света
Спектры кругового дихроизма белков и полипептидов
Спектры кругового дихроизма -спирали (I); слоя (II) и беспорядочной структуры (III),
полученные на основании спектров белков с
известной трехмерной структурой.
бетаструктура
клубок
спираль
Спектр кругового дихроизма миоглобина
КД-спектры белков с использованием синхротронного
излучения в оптическом диапазоне
КД-спектрометры с использованием синхротронного
излучения были развиты в начале 1980 г., однако лишь
спустя 20 лет были получен первые спектры белков в
далекой УФ-области, вплоть до 160 нм
Стандартный диапазон КД
α-спираль
β- структурa
Полипролиновая спираль II
КД-спектры белков, представляющих три разных типа вторичной
структуры: α-спираль (миоглобин; красный), β- структуру
(конкавалин A, синий) и полипролиновую спираль, II (type VI
коллаген, желтый).
Новая SP175
база данных
КД-спектры белков, представленных в SP175 базе данных. Спектры в основном α-спиральных
белков представлены красным, спектры в основном β-белков – синим, смешанных α/β –зеленым.
«Другие» структуры представлены желтым цветом
Девять основных
типов укладки
белковых структур
Девять референсных спектров, представляющих соответственно девять основных типов укладки белковых структур
(Глобиновый”, “Трилистник”, “Вверх-вниз”, “Греческий ключ”, “- сэндвич”, “Мягкий рулет”, “Двойное крыло”, “- рулет”,
“бочка”).