Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области

Изучен колебательный спектр аминокислоты β-аланина в кристаллическом состоянии в области 10–4000 см⁻¹ Подробно обсуждаются низкочастотные колебания в β-аланине, актуальные для биохимических процессов. Отмечается наличие широкополосного низкочастотного поглощения, начинающегося с 350 см⁻¹ и спадающег...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	1991
Автори:	Бережинский, Л.И., Довбешко, Г.И., Лисица, М.П., Литвинов, Г.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1991
Назва видання:	Биополимеры и клетка
Теми:	Структура и функции биополимеров
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155902
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области / Л.И. Бережинский, Г.И. Довбешко, М.П. Лисица, Г.С. Литвинов // Биополимеры и клетка. — 1991. — Т. 7, № 6. — С. 57-64. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-155902
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1559022019-06-19T01:30:24Z Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области Бережинский, Л.И. Довбешко, Г.И. Лисица, М.П. Литвинов, Г.С. Структура и функции биополимеров Изучен колебательный спектр аминокислоты β-аланина в кристаллическом состоянии в области 10–4000 см⁻¹ Подробно обсуждаются низкочастотные колебания в β-аланине, актуальные для биохимических процессов. Отмечается наличие широкополосного низкочастотного поглощения, начинающегося с 350 см⁻¹ и спадающего при переходе в субмиллиметровую область, на фоне которого регистрируются интенсивные решеточные колебания Сделано отнесение полос внутримолекулярных колебаний основных тонов к соответствующим атомным группам. В роботі вивчено коливальний спектр монокристалу та полікристалічних плівок амінокислоти β-аланіну в області 10–4000 см⁻¹. Методами дослідження була інфрачервона спектроскопія відображення і поглинання. Детально проаналізовано особливості низькочастотних коливань, деякі смуги нами зафіксовано вперше. Зроблено віднесення смуг внутрішньомолекулярних коливань основних тонів до відповідних атомних груп. Vibration spectra of (β-alanine single crystal and polycrystalline films are investigated in the 10–4000 cm⁻¹ range. The methods of infrared reflection and absorption spectroscopy were used. We analysed in detail the structural peculiarities of low frequency bands. Some of these bands were registered for the first time. The assignment of the bands to the intramolecular bonds of atomic groups was made. 1991 Article Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области / Л.И. Бережинский, Г.И. Довбешко, М.П. Лисица, Г.С. Литвинов // Биополимеры и клетка. — 1991. — Т. 7, № 6. — С. 57-64. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.0002FF http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155902 535.343.2 ru Биополимеры и клетка Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Структура и функции биополимеров Структура и функции биополимеров
spellingShingle	Структура и функции биополимеров Структура и функции биополимеров Бережинский, Л.И. Довбешко, Г.И. Лисица, М.П. Литвинов, Г.С. Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области Биополимеры и клетка
description	Изучен колебательный спектр аминокислоты β-аланина в кристаллическом состоянии в области 10–4000 см⁻¹ Подробно обсуждаются низкочастотные колебания в β-аланине, актуальные для биохимических процессов. Отмечается наличие широкополосного низкочастотного поглощения, начинающегося с 350 см⁻¹ и спадающего при переходе в субмиллиметровую область, на фоне которого регистрируются интенсивные решеточные колебания Сделано отнесение полос внутримолекулярных колебаний основных тонов к соответствующим атомным группам.
format	Article
author	Бережинский, Л.И. Довбешко, Г.И. Лисица, М.П. Литвинов, Г.С.
author_facet	Бережинский, Л.И. Довбешко, Г.И. Лисица, М.П. Литвинов, Г.С.
author_sort	Бережинский, Л.И.
title	Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области
title_short	Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области
title_full	Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области
title_fullStr	Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области
title_full_unstemmed	Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области
title_sort	колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate	1991
topic_facet	Структура и функции биополимеров
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155902
citation_txt	Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области / Л.И. Бережинский, Г.И. Довбешко, М.П. Лисица, Г.С. Литвинов // Биополимеры и клетка. — 1991. — Т. 7, № 6. — С. 57-64. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Биополимеры и клетка
work_keys_str_mv	AT berežinskijli kolebatelʹnyespektrykristalličeskogobalaninavbližnejidalʹnejinfrakrasnojoblasti AT dovbeškogi kolebatelʹnyespektrykristalličeskogobalaninavbližnejidalʹnejinfrakrasnojoblasti AT lisicamp kolebatelʹnyespektrykristalličeskogobalaninavbližnejidalʹnejinfrakrasnojoblasti AT litvinovgs kolebatelʹnyespektrykristalličeskogobalaninavbližnejidalʹnejinfrakrasnojoblasti
first_indexed	2025-07-14T08:07:03Z
last_indexed	2025-07-14T08:07:03Z
_version_	1837608913025892352
fulltext	13 Khanna R. K., Miller P. J. Long wave length phonon spectra of γ-glycine//Ibid.— 1970.— 26A, N 8.—P. 1667—1674. 14 Jose P., Pant L. M. The crystal and molecular structure of β-alanine 11 Acta Cryst — 1965.— 18, iN 7.—P. 806—810. 15. Moller K. DRothshild W. R. Far infrared spectroscopy — New York: Intersci., 1971.— 456 p. 16. Китайгородский А. Т. Органическая химия.— Μ.: Наука, 1955.—607 с. 17. Time consistent feature seen in the Raman spectra of metabolically active cells / E. del. Giudice, S. Doglia, M. Milani, S. J. Webb/ /Phys . Lett.— 1982.—91 Α.—P. 257—259. 18. Волков А. А., Козлов Г. В., Лебедев С. П. Субмиллиметровые и диэлектрические спектры сегнетовой соли / / Журн. эксперим. и теорет. физики.— 1980.— 79, № 10.— С. 1430—1437. 19. Bakke О., Mostad A. Crystallographie structure of Z)L-tryptophane//Acta Chemica Scand.— 1980,—34B.—P. 559—570. 20. Agaltzov A. M., Gorelic V. S., Zlobina L. T. Nonelastic light scattering and the second optical hormonics in aminoacid crystal and the simplest proteins.— Moscow, 1988.— p. 1—18.— (Preprint/USSR. Physical institute; N 107). 21. Кондиленко И. И., Короткое П. Α., Литвинов Г. С. Давыдовское расщепление в спектрах комбинационного рассеяния парадигалоидзамещенных бензола//Оптика и спектроскопия.— 1972.—32.—С. 535—543. Межотрасл. науч.-инж. центр по физике живого Получено 15.04.91 и микроволн, резонанс, терапии «Відгук» при CM УССР, Киев УДК 535.343.2 Л. И. Бережинский, Г. И. Довбешко, Μ. П. Лисица, Г. С. Литвинов КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО β -АЛАНИНА В БЛИЖНЕЙ И ДАЛЬНЕЙ ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ Изучен колебательный спектр аминокислоты β-аланина в кристаллическом состоянии в области 10—4000 см~К Подробно обсуждаются низкочастотные колебания в β-алани- не, актуальные для биохимических процессов. Отмечается наличие широкополосного низ- кочастотного поглощения, начинающегося с 350 см-1 и спадающего при переходе в суб- миллиметровую область, на фоне которого регистрируются интенсивные решеточные ко- лева і.я Сделано отнесение полос внутримолекулярных колебаний основных тонов к соответствующим атомным группам. Введение. Колебательные спектры аминокислот, входящих в качестве мономерных остатков в важнейшие функциональные биополимеры — белки, липо- и фосфопротеиды,— исследуются уже более 50 лет [1], однако до сего времени подробные измерения проведены только д л я кристаллического глицина [2] и L аланина [3 ,4 ] в инфракрасном ( И К ) поглощении и комбинационном рассеянии ( K P ) . Вместе с тем глубокие знания закономерностей энергетических спектров аминокислот в обла- сти колебательных переходов являются абсолютно необходимым условием успеха в системной интерпретации пространственной струк- туры и биологических функций белков, особые свойства которых во многом определяют специфику живого. Д л я физики твердого тела, в частности колебательной спектро- скопии, аминокислоты представляют большой интерес в силу би- полярности молекул и наличия акцепторов и доноров водородных связей, что приводит к слоистому строению кристаллов [5, 6] . И хотя ИК- и КР-спектры аминокислот в поликристаллическом виде в интер- вале 50—3000 с м - 1 приводятся д а ж е в справочниках [7, 8] , детальная структура большинства из них до сих пор не обсуждалась . В связи с этим нами проведены исследования инфракрасных спектров β -аланина следующей после глицина по химической слож- O Л. И. Б Е Р Е Ж И Н С К И Й , Г. И. Д О В Б Е Ш К О , Μ. П. Л И С И Ц А , Г. С. Л И Т В И Н О В , 1991 ISSN 02·''Л-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1991. Т. 7. № 6 5 7 ности алкильной аминокислоты, входящей в состав кофермента А и принимающей участие в клеточном метаболизме. Материалы и методы. Образцы для исследований приготавливали из химически чистого порошкообразного β-аланина с содержанием основного вещества не менее 99,2 % с дополнительной очисткой центри- фугированием и двойной перекристаллизацией из раствора на би- дистилляте H 2 O. Монокристаллы выращивали из насыщенного водного раствора при комнатной температуре путем медленного упаривания. Рис. 1. Структура кристалла и молекулы β-аланина (пунктиром обозначены водород- ные связи) Рис. 2. Спектр поглощения монокристалла β-аланина в низкочастотном диапазоне спектра В дальнейшем их высушивали в термостате при температуре 340 К или под вакуумом. Д л я регистрации спектров ИК-поглощения использовали кристаллы толщиной около 40і мкм и поликристаллические пленки, нанесенные на подложки KPS-5 и Si. Спектры отражения регистрировали от грани, полученной скалыванием, на решеточных спектрометрах J A S C O DS-402 G (Япония) в ближнем ИК-Диапазоне и на спектро- метрах FIS-3 («Hitachi») и Brucker («FIR») — в дальнем (20— 400 с м - 1 ) . В качестве поляризатора использовали стопу пластинок из AgCl . Погрешности в определении волновых чисел составляли ± 2 в ближнем и ± 0 , 2 с м - 1 — в дальнем ИК-Диапазонах. Спектральные ширины щелей не превышали 1—2 см - 1 , чем обеспечивалось достаточно высокое разрешение структуры полос. Результаты и обсуждение. Кристалл β -аланина относится к про- странственной группе симметрии Pbca(D15 2H) и содержит 8 молекул (Z) в элементарной ячейке (рис. 1) [5]. Согласно данным [5], молекула вытянута вдоль остова С — С — С — N и не имеет ни одного элемента симметрии, кроме тождественного. Н а одном ее конце расположена группа C O O - , на другом — NH3+. Молекула β -аланина состоит из 13 атомов, элементарная ячейка кристалла содержит 8 молекул и 1 3 - 8 = 1 0 4 атома. Группа Рьса вклю- чает 8 различных элементов симметрии. При столь большом числе атомов проследить за их перемещениями, применяя операции симмет- рии, не представляется возможным. В связи с этим теоретико-групповой анализ колебательного спектра целесообразно провести корреляцион- ным методом на основе позиционной симметрии атомов [9]. В группе D ] b 2h возможны следующие наборы мест: 2Ci (4) , Ci (8) . Однотипные атомы или молекулы в кристалле находятся в физически эквивалент- ных точках. Поэтому молекулы в решетке β -аланина следует располо- жить в точках с симметрией C b Соответствующая корреляционная диаграмма , правила отбора и классификация колебаний представле- ны в табл . 1. ISSN 02·''Л-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1991. Т. 7. № 6 58 Молекула β-аланина имеет 33 внутримолекулярных колебания. Число кристаллических колебаний, обусловленных движением молекул относительно друг друга,— 6Z—3 = 45. Из табл. 1 видно, что представление Л-группы симметрии Ci кор- релирует со всеми представлениями группы D15 2h. Следовательно, 312 простых колебаний 104 атомов будут равномерно распределены между всеми представлениями группы D15 2Hy т. е. в каждое попадает по 39 колебаний, из которых 33 — внутримолекулярные и 6 — кристал- лические. Хотя полное число внутримолекулярных колебаний велико, все они еще восьмикратно вырождены, что обусловлено наличием 8 молекул в элементарной ячейке. Взаимодействие между молекулами приводит к расщеплению вырожденных состояний (экситонное или фактор-групповое), расстояние между которыми характеризует энер- гию этого взаимодействия. Полный набор оптических колебаний в ре- шетке β-аланина распределен по типам симметрии следующим образом: Согласно правилам отбора, колебания симметрии Au неактивны в ИК-поглощении и поэтому полное число всех разрешенных оптиче- ских колебаний равно 270. Из общей совокупности оптически активных колебаний 231 относится к внутримолекулярным и 39 — к колебаниям кристаллической решетки. Из 39 решеточных колебаний 24 активны в KP (6Аg+6B1g+6B 2 g+6В 3 g) и 15 колебаний (5В1и+5В2и+5В3и) — в ИК. Из 231 внутримолекулярного колебания 99 активны в ИК (ЗЗВ\и+ЗЗВ 2 и+ЗЗВз и ) , остальные 132 — в KP. Таким образом, всего в ИК-спектре кристалла β-аланина в соответствии с теоретико-группо- вым анализом должны наблюдаться 114 основных колебаний, причем все полосы колебаний свободной молекулы могут расщепляться в кри- сталле на три компонента. Т а б л и ц а 1 Корреляционная диаграмма и правила отбора для колебаний кристаллической решетки β-аланина Общее число колебаний в элементарной ячейке кристалла Симмет- рия молекулы, c I Симметрия фактор -груп, пы кристалла C>2h Правила отбора Число решеточных колебаний П р и м е ч а н и е . Число колебаний каждой симметрии 39; внутримолекулярных коле- баний — 33. В интервале 20—3500' см - 1 (табл. 2, 3), где обычно лежат полосы основных тонов кристаллических и внутримолекулярных колебаний, в спектре ИК-поглощения твердого β-аланина наблюдаются около 100 полос, среди которых имеются, естественно, относящиеся к тонам второго и более высокого порядка, особенно в интервале 1800— .2400 см - 1 , содержащем слабые по интенсивности полосы. Причем, как это часто имеет место, не все частоты в ИК-поглощении поликристал- лической пленки и монокристалла совпадают между собой. Н и з к о ч а с т о т н ы е к о л е б а н и я . В дальней ИК-области (20—360 см - 1 ) сосредоточено свыше 40 полос (табл. 2, рис. 2) . Часть ISSN 02·''Л-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1991. Т. 7. № 6 3 Т а б л и ц а 2 Колебания монокристалла §-аланина в низкочастотной области V, CM - 1 / / / 0 ' % Δν, см 1 Отнесение 22,2 91 1,6 Колебания кристаллической решетки и низко- 28 100 2,4 частотные (NH3+- и С02~-торсионные, 35,6 75 2,6 CCCN-деформационные) внутримолекулярные 42 18 2,8 колебания 52 25 3 56 25 3 — 62,2 22 2,4 — 70,4 70 2,6 — 77,6 37 2,7 — 88,6 82 2,8 — 93,8 22 2,5 — 101,6 61 7 — 108 29 5 — 116 5 — — 122 8 — — 133 5 — — 138 — — — 142 16 — — 146 — — — 152 13 — — 157 67 — — 162 12 — — 167 3 — G—С-торсионное 171 3 — — 175 3 — — 180 3 — — 185 40 50 — 188 3 — — 200 3 — — 208 3 — — 232 25 Деформационные С—С—С—N-внутримолеку- 245 29 30 лярные колебания 298 — — — 306 37 — — 310 33 — — 315 — — < — 320 — — — 326 3 — — 329 3 — 344 3 — — 351 5 — — 357 5 — — П р и м е ч а н и е , ν — волновое число, / / /п — относительное поглощение; Δν — наблю- даемая полуширина полос. из них (интервал 20—180 ем - 1 ) при исследовании молекулярных кри- сталлов относят обычно к колебаниям кристаллической решетки [10, 11], хотя, на наш взгляд, в кристаллах, где, кроме Ван-дер-Ваальсо- вых, имеются и водородные связи (в таких, например, как глицин и β-аланин) , решеточные колебания могут проявляться и в более вы- сокочастотной области, в то время как низкоэнергетические повороты групп NH3+, C O 2 - и изгибы группы CCN могут иметь частоты 40— 150 с м - 1 [4]. Во всяком случае, из наших экспериментов по KP в растворах и кристаллах глицина и β-аланина следует, что в сложной группе линий вблизи 180і—250 см - 1 имеются линии, исчезающие в вод- ных растворах, следовательно, они могут быть обусловлены решеточ- ными колебаниями. Среди зарегистрированных полос в дальней ИК-области имеются как достаточно узкие (полуширина до 3 с м - 1 ) , так и значительно более широкие. Например, полоса с максимумом вблизи 54 с м - 1 имеет общую полуширину около 4,5 см - 1 , полоса 101,6 см - 1 — 7,0і см - 1 , а группа полос с максимумами 180 и 245 см-1 — 50 и 30 см-1 соответственно. Посколь- 60 ISSN 02·''Л-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1991. Т. 7. № 6 60 Т а б л и ц а З Частоты (см 1) и отнесение основных полос инфракрасного отражения и поглощения кристаллического $-аланина Отражение Поглощение Моно- Отнесение полос Монокристалл кристал л Порошок Область 400— 432 С—С—N—С-изгибающее 800 см-1 не ис- следовали — 465 ЫН3+-торсионное4-С02-качание — 501 — — 518 — 540 540 — 580 580 Полоса 2-го порядка 621 CO2-деформационное 658 656 — — 762 758 CO2-деформационное 772 — — 777 . — — 808 807 Полоса 2-го порядка 840 — С—С-валснтное 845 847 846 — 882 890 888 — 948 944 946 С—N-валентное симметричное 996 990 993 СН2-деформационное качание 1066 1064 1064 С—N-валентное асимметричное 1116 — 1123 1МН3+-качание — 1140 1138 — 1163 1160 1160 СН2-деформационное качание — 1195 — МНз+-качание 1266 1269 1265 — 1299 1309 1299 СН2-изгибающее 1312 — — — 1340 1340 1338 СН2-деформационное маятниковое 1396 1396 1394 Ca Н2-деформационное-\|-С02~-симметричное 1419 1416 1414 валентное 1452 1460 1462 Cp Н2-деформационное ножничное 1505 1500 1505 МН3+-симметричное деформационное 1560 1570 1578 С02 --асимметричное валентное 1642 1636 1640 ЫН3+-асимметричное валентное — — 1687 Полосы 2-го порядка — 1827 — — — 1870 — — — 1932 1925 — — — 1960 — — 1975 — — — — 2015 — — 2053 2060 — — — 2150 — 2140 2200 2190 — — 2210 — — — 2225 — — 2255 2260 — — ,— — 2290 — — 2325 — — 2395 2386 2390 — 2485 2500 2500 — 2515 — 2520 ЫН3+-симметричное валентное — 2571 2555 — — — 2640 СН2-симметричное валентное 2715 — — — — 2740 — — — — 2770 — — — 2860 СН2-асимметричное валентное 2835 — — — — 2910 2940 — 3015 — — ЫН3+асимметричное валентное — — 3060 — — 3105 — — — — 3140 ЫН3 +асимметричное валентное — — 3270 — — 3325 3320 — ISSN 02·''Л-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1991. Т. 7. № 6 61 ку полуширина полос межмолекулярных колебаний, как правило* не превышает IO1—15 см - 1 , не исключено, что упомянутые относительно широкие полосы в дальней ИК-области обусловлены в большей сте- пени не либрациями молекул β-аланина, а низкоэнергетическими внутримолекулярными колебаниями. Тем более, что на это указывают расчеты [4] по β-аланину, согласно которым вклад C O 2 - - и Ν Η ^ ^ τ ο ρ - сионных и CCN-изгибающих колебаний в интенсивность полос 101, 55 и 49 см - 1 превышает вклад межмолекулярных либраций. Характерной чертой низкочастотного спектра β-аланина является наличие интенсивного широкополосного поглощения, которое начинается Рис. 3. Спектр поглощения монокристалла β-аланина (сплошная линия) и порошка (пунктир) вблизи 350 см - 1 , становится максимальным при 180 см - 1 и спадает, переходя в субмиллиметровую область. На фоне этого поглощения наблюдаются около 30 относительно узких полос средней, слабой и очень слабой интенсивности. Последние два типа в интервале частот 20—210 см - 1 могут принадлежать к запрещенным в первом приближе- нии колебаниям Agt Big, B2g и Б 3 і Гсимметрии, к активным низкоча- стотным колебаниям 1-го порядка, отвечающим межмолекулярным и внутримолекулярным колебаниям, и к разностным комбинациям основных тонов. Если относить к кристаллическим колебаниям узкие (3 см - 1 ) полосы с интенсивностью не менее 5 (при максимальной 100), тогда в интервал 20—165 см - 1 попадают 15 таких полос. Точно такое же число чисто решеточных оптических колебаний дает теоретико-группо- вой анализ (см. табл. 1). Это совпадение, однако, может оказаться случайным, поскольку часть решеточных колебаний может проявиться в интервале 180—220 см - 1 или ниже 20 см - 1 , как это следует из расче- тов для глицина [2]. В ы с о к о ч а с т о т н ы е к о л е б а н и я . В области валентных колебаний β-аланина с участием протона наблюдаются 11 полос с ча- стотами в интервале 2390—3320 см - 1 (рис. 3) . Более коротковолновые из них, по-видимому, могут быть отнесены к асимметричным колеба- ниям связей N—Н. Наличие исчезающе слабой полосы с частотой 3320 с м - 1 указывает на существование в кристалле групп NH 2 [1]. Симметричные и асимметричные колебания группы CH 2 попадают по частоте в интервал колебаний группы NH3+, так что их отнесение яв- ляется недостаточно строгим д а ж е с привлечением дейтерирования [12]. Одиннадцать средних по интенсивности и слабых полос в интервале 1790—2400 см - 1 , очевидно, представляют собой полосы, принадлежащие суммарным комбинациям полос 1-го порядка. В интервале 200—1700 см - 1 (рис. 3, 4) расположено около 45 максимумов, отвечающих скелетным колебаниям цепочки С—С— —С—Ν, деформационным колебаниям связей С—Ν, С—С, С—Н, N—Н, а т акже валентным и деформационным колебаниям связи С—О. Их отнесение проведено с учетом данных по кристаллическому 62 I S S N 0233-7G57. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1991. Т. 7. № G г л и ц и н у [2] и L - а л а н и н у [3, 4 ] . Н и з к о ч а с т о т н а я ч а с т ь этой г р у п п ы с в я з а н а с н и з к о э н е р г е т и ч е с к и м и ( т о р с и о н н ы м и , и з г и б а ю щ и м и ) к о л е б а - н и я м и . С ю д а ж е , к а к у п о м и н а л о с ь , м о г у т п о п а д а т ь и к о л е б а н и я к р и - с т а л л и ч е с к о й р е ш е т к и , в п е р в у ю о ч е р е д ь о т в е ч а ю щ и е д в у м с и л ь н ы м в о д о р о д н ы м с в я з я м в р е ш е т к е β - а л а н и н а . В ц е л о м с т р о г а я и н т е р п р е т а ц и я н а б л ю д а в ш и х с я п о л о с в с п е к т р е β - а л а н и н а п р е д с т а в л я е т собой т р у д н о р а з р е ш и м у ю з а д а ч у . С п е к т р о с н о в н ы х т о н о в н а с ч и т ы в а е т д е с я т к и полос , к о т о р ы е м о г у т в н и з к о ч а - стотной о б л а с т и п е р е к р ы в а т ь с я с п о л о с а м и к р и с т а л л и ч е с к и х к о л е б а - Рис. 4. Спектр отражения монокристалла β-аланина в двух поляризациях: пунктир — 0% сплошная линия — 90° г р у п п о в ы м и р а с щ е п л е н и я м и . П о э т о м у п р и в е д е н н о е о т н е с е н и е п о л о с т р е б у е т д а л ь н е й ш и х у т о ч н е н и й , к о т о р ы е м о г у т б ы т ь п р о в е д е н ы н а о с н о в а н и и и з м е р е н и й по и з о т о п о з а м е щ е н н ы м ( 1 8 O, 2 N , 1 3C, 1 5 N) ф о р м а м β - а л а н и н а [13, 14] . Р е з ю м е В роботі вивчено коливальний спектр монокристалу та полікристалічних плівок аміно- кислоти β-аланіну в області 10—4000 см_1. Методами дослідження була інфрачервона спектроскопія відображення і поглинання. Детально проаналізовано особливості низь- кочастотних коливань, деякі смуги нами зафіксовано вперше. Зроблено віднесення смуг внутрішньомолекулярних коливань основних тонів до відповідних атомних груп. S u m m a r y Vibration spectra of β-alanine single crystal and polycrystalline films are investigated in the 10—4000 cm - 1 range. The methods of infrared reflection and absorption spectroscopy were used. We analysed in detail the structural peculiarities of low frequency bands. So- me of these bands were registered for the first time. The assignment of the bands to the intramolecular bonds of atomic groups was made. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Кольрауш К. Спектры комбинационного рассеяния.— М.: Изд-во иностр. лит., 1952. -465 с. 2. Vibrational spectra and intermolecular potential of the α-form crystal of glycine/ K. Machida, A. Kagajama, J. Saito et al. / / Spectrochim. acta.— 1977.-—33A, N 5.— P. 569—574. 3. Wang C. H., Storm R. D. Temperature-dependent Raman study and molecular motion in L-alanine single crystal / /J . Chem. Phys.—1971.—55, N 10.—P. 5110—5119. 4. The temperature-dependence of the far-infrared spectra of L-alanine / J. Bande- kar, L. Genzel, F. Kremert IL Santo//Spectrochim. acta.—1983.—39A, N 4.— P. 357—366. 5. Jose P., Pant L. M. The crystal and molecular structure of β-a lanine/ /Acta Cryst.— 1965.— 18, N 7.—P. 806—810. 6. Китайгородский А. И. Органическая кристаллохимия.— Μ. : Изд-во АН СССР, 1955.—558 с. 7. Shrader В. Raman: infrared atlas of organic compounds.— Weinheim : Verlag, 1989.— 1226 p. 8. The aldrich library of FT-IR spectra / Ed. Ch. J. Pouchert.— New York : Aldrich chem. сотр., 1985.—572A.—P. 1567 7 I S S N 0233-7G57. Б И О П О Л И М Е Р Ы И К Л Е Т К А . 1991. Т. 7. № G 9. Бережинский Л. И., Вешка Я. Анализ колебательных спектров кристаллов на осно- ве позиционной симметрии атомов//Укр. физ. журн.— 1981.— 26, № 3.— С. 377. 10. Leifer A., Lippincott Е. R. The infrared spectra of some amino ac ids / / J . Amer. Chem. S o c . - 1957.— 79, N 10.—P. 5098—5101. 11. Millimeter wave and far-infrared spectroscopy on biological macromolecules / L. Gen- zel, A. Kremer, A. Poglitsch, G. Bechtold / / Coherent excitations in biological sys- tems / Eds H. Fn":hlich, F. Kremer.—Berlin; Heidelberg : Springer, 1983.—P. 58—70. 12. Moller K. D., Rothsild W. R. Far infrared spectroscopy.—New York: Wiley Intersci., 1971.—456 p. 13. Raman spectra of amino acids and related compounds. IX. Ionization and deuterium substitation in glycine, alanine and β-alanine/M. Takeda, R. E. S. Javazzo, D. Gar- finkel et al. / / J. Amer. Chem. S o c . - 1958.—80, N 15.—P. 3813—3818. 14 Chazanfer S. A. S., Myers D. V., Edsalt J. T. Raman spectra of corbon-deuterated gly- cine in various ionic fo rms / / Ibid.— 1964.— 86, N 17,—P. 3439—3444. Межотрасл. науч.-инж. центр по физике живого Получено 04.04.91 и микроволн, резонанс, терапии «Відгук» при CM УССР, Киев УДК 577.352.5 Г. Е. Вайнреб, В. Н. Харкянен ИОННЫЙ КАНАЛ ВОЗБУДИМОЙ МЕМБРАНЫ КАК САМООРГАНИЗУЮЩАЯСЯ НЕРАВНОВЕСНАЯ СИСТЕМА. 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОРОТНЫХ ПРОЦЕССОВ Основываясь на представлениях об ионном канале как о самоорганизующейся системе взаимодействующих ионного потока и структурных групп канала, построена теория ак- тивации и инактивации ионных каналов. Выяснена физическая природа «воротных час- тиц» феноменологической модели Ходжкина—Хаксли, а также причины возникновения дискретных уровней проводимости одиночного канала. Введение. В работе [1] сформулирована концепция об определяющей роли ион-конформационного взаимодействия ( И К В ) в процессах управляемого внешним полем и примембраиными концентрациями пере- носа ионов через одиночный канал . Авторы работы [1] исходили из того, что локальные поля, создаваемые ионами в непосредственной близости от себя, значительно больше приложенных извне. (Действи- тельно, при толщине мембраны 10 нм, напряжении на ней 100 мВ и диаметре к а н а л а 0,3 нм [2] напряженности полей в самом грубом приближении будут отличаться на 2—3 порядка.) Следовательно, дви- ж у щ и й с я ион способен существенно влиять на структуру ионного ка- нала или, по крайней мере, на некоторые заряженные группы в этой структуре [3]. Если времена релаксации таких групп настолько малы, что смещенная воздействием некоторого иона молекулярная группа успевает релаксировать до прихода следующего, то И К В дает вк ла д в фиксированный одноионный потенциальный профиль канала , т. е. со- ответствующий потенциальный профиль будет одинаковым д л я к а ж - дого иона. Если ж е времена релаксации молекулярных групп к а н а ла велики, то их смещения, вызванные отдельными ионами, не успевают «рассасываться» до прихода следующего. В этом случае представление о фиксированном потенциальном профиле канала теряет смысл, и И К В дает вклад в подвижный потенциальный профиль, вид которого опре- деляется взаимодействием с большим числом ионов, проходящих через канал . В результате смещения, производимые отдельными ионами, складываются и положение вышеуказанных молекулярных групп будет определяться средними значениями концентрации ионов в канале . С другой стороны, изменение положения молекулярной группы в канале может существенно повлиять на величину ионного потока. В приближе- нии теории абсолютных скоростей реакции Эйринга [4] получена си- стема связанных уравнений, описывающих эти процессы, которая позволила авторам работы [1] не только описать зависимость ионного тока через канал от внешнего поля и концентрации ионов, но и выяс- Г. Е. В А Й Н Р Е Б , В. Н. ХАРКЯНЕН, 1991 64 ISSN 0233-7G57. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1991. Т. 7. № G

Колебательные спектры кристаллического β-аланина в ближней и дальней инфракрасной области

Репозитарії

Схожі ресурси