Дайте характеристику физических методов исследования строения белков. Приведите примеры

В 1927 году экспериментально подтверждено явление дифракции электронов. Позднее открыта дифракция нейтронов.

В дифракционных методах измеряют зависимость интенсивности рассеянного излучения от угла рассеяния q, то есть функцию I(q). При этом длина волны после рассеяния не изменяется. Имеет место так называемое упругое рассеяние.

Рентгеновские лучи, получаемые в рентгеновских трубках, имеют длины волн порядка 0,07 - 0,2 нм. Длины волн электронных пучков составляют величины порядка 0,005 нм. В нейтронографии потоки нейтронов характеризуются длинами волн порядка 0,15 нм. Существенным ограничением использования нейтронов является то, что их источник связан с ядерным реактором.

Хотя эти три типа падающего излучения удовлетворяют основному соотношению дифракции, они используются несколько по-разному. Последнее объясняется различным характером взаимодействий рентгеновских лучей, электронов и нейтронов с веществом. Наиболее сильно рассеиваются электроны. Слабее всего рассеиваются нейтроны.

Поэтому рентгенография и нейтронография используются для исследований кристаллов и другой конденсированной фазы в макроскопических размерах. Электронография применяется для изучения тонких пленок, поверхностей и газов.

Наиболее широкое применение в химии нашли два метода:

. Рентгеноструктурный анализ, который позволяет определять координаты атомов в трехмерном пространстве кристаллических веществ от простейших соединений типа NaCl до сложных белков.

. Газовая электронография, с помощью которой определяют геометрию свободных молекул в газах, то есть молекул, не подверженных влиянию соседних молекул, как это имеет место в кристаллах.

Сопоставление данных обоих методов для одних и тех же веществ дает возможность оценить влияние кристаллического поля на молекулу.

Оптические методы

Оптическими методами изучают распространение, рассеяние и поглощение света в веществе. Физические величины, которые измеряют, представляют следующий ряд:

) n - показатель преломления: n = c/u, где с - скорость света в вакууме, u - скорость света в веществе;

) a - угол поворота плоскости поляризации линейно поляризованного света при прохождении через оптически активное вещество, которое вращает плоскость поляризации падающего линейно поляризованного света;

) r - коэффициент деполяризации, то есть отношение интенсивности рассеянного под углом 900 света с поляризацией, перпендикулярной плоскости падающего линейно поляризованного света I^ , к интенсивности рассеянного света с параллельной поляризацией I|| , то есть r = I^ / I|| .

) - эффект Керра, где n|| и n^ - показатели преломления для линейно поляризованных лучей, распространяющихся вдоль электрического поля E|| и перпендикулярно этому полю соответственно;

) a(В ) - эффект Фарадея, где a(В ) - зависимость угла поворота плоскости поляризации света от величины магнитного поля В ;

) e(l) - молярный коэффициент поглощения света как функция l и др.; этот параметр определяется также в спектроскопических методах.

Результаты оптических методов используются для идентификации веществ, выявления взаимного влияния атомов в молекуле, расчета поляризуемости молекул, отнесения частот в колебательном анализе, изучения влияния растворителя на исследуемую систему и т.д.

Масс-спектрометрия и спектроскопия электронов

Эта группа методов отличается от предыдущих тем, что в результате взаимодействия какого-либо падающего излучения или потока частиц на вещество измеряются потоки других частиц.

Методом масс-спектрометрии определяют молекулярные массы, идентифицируют вещества, устанавливают химическое строение веществ, изучают теплоты испарения и реакций, механизмы химических реакций, измеряют потенциалы ионизации и энергии разрыва химических связей.