Фиксация конформаций макромолекул (вторичной структуры) белка происходит в результате различных внутри- и межцепных взаимодействий. Ниже приведена схема внутри- и межцепных взаимодействий в макромолекуле белка [связи: / - водородные и диполь-дипольные, 2 - "гидрофобные", 3 - кова-лентная дисульфидная, 4 - ковалентная сложноэфирная, 5 -ионная ("солевая")]:[1, С.346]
Количественные оценки вероятных конформаций макромолекул базируются на классических представлениях статистической физики [54]. Трудно определить текущую форму макромолекулы. Однако можно вычислить некоторые статистические показатели, характеризующие конформационные превращения. К ним относятся протяженность цепи (среднеквадратичное расстояние между концами цепи) L и ее среднеквадратичный радиус г, т. е. расстояние звеньев от центра тяжести молекулы (рис. 1.1). Для элементарной парафиновой цепи Эйринг [191] нашел, что при свободном вращении[14, С.10]
Гст, увеличению возможного числа конформаций макромолекул и, как следствие этого, к повышению уровня гомологических температур. Все это влияет на вязкоупругие свойства наполненных полимеров и приводит к ускорению релаксационных процессов. Поэтому так же, как и при введении влаги в материал, становится возможным построение обобщенных кривых деформируемости методом концентрациопно-временной аналогии, где фактором, облегчающим ускорение релаксационных процессов, является концентрация пластификатора. В определенных интервалах объемного процентного содержания пластификатора С (%) и времени упреждения обобщенные кривые, построенные методом коицентрационно-временной аналогии, могут быть использованы[2, С.75]
Мы уже отмечали, что изменение состояния полимера сопровождается и изменением конформаций макромолекул. Относительно структурных перестроек можно сделать более сильное утверждение — почти любая перестройка структуры полимера связана с изменением конформаций цепей, их сворачиванием или разворачиванием, перемещением цепей или их частей друг относительно друга. Все эти процессы требуют времени, причем тем более значительного, чем более протяженные участки цепей вовлекаются в перестройку. Это объясняется тем, что если в низкомолекулярных веществах изменения структуры в отдельных, даже очень малых элементах, могут протекать независимо, и только в критических условиях появляются дальние корреляции между частями системы, то в полимерах только самые мелкомасштабные движения типа упругих[10, С.29]
По современным представлениям, гибкость макромолекул связана с изменением взаимного расположения смежных атомов цепи или звеньев. При этом звенья обладают набором устойчивых кон-формаций (поворотных изомеров), соответствующих минимумам потенциальной энергии. Изменение конформаций макромолекул происходит путем перехода звена от одних минимумов к другим через потенциальные барьеры. Чем выше потенциальный барьер, тем реже происходит переход от одного поворотного изомера к другому. При этом среднее время т*, характеризующее процесс перехода от одной равновесной конформаций к другой, тем больше, чем выше потенциальный барьер U, и тем меньше, чем больше интенсивность теплового движения, характеризуемая величиной kT (где k — постоянная Больцмана, Т — температура). Согласно статистике Больцмана, т* = Сехр [Uj(kT)] (здесь С — постоянная, равная кон-формационному времени в условиях, когда ?7 = 0 или Г-»-оо).[5, С.17]
Большие деформации, развивающиеся в стеклообразных полимерах под влиянием больших напряжений, были названы вынужденно-эластическими, а само явление — вынужденной эластичностью. При вынужденно-эластической деформации не происходит смещения центров тяжести макромолекул друг относительно друга. Как и при высокоэластической деформации, изменение формы образца происходит за счет изменения конформаций макромолекул. Однако в отличие от высокоэластической деформации этот процесс при данной температуре практически необратим.[6, С.156]
Форма макромолекул в растворе. Под влиянием колебательно вращательных движений макромолекулы полимера принимают в растворах самые разнообразные формы. Разнообразие форм макромолекул, определяющееся гибкостью цепи полимера, зависит от его структуры, длины цепи, характера и количества заместителей в элементарных звеньях. Длинная цепь полимера более гибка, чем короткая одинакового строения. Предельными формами макромолекул в растворе являются вытянутая нить или нить, спутанная в рыхлый клубок. Из многочисленных возможных конформаций линейные макромолекулы стремятся занять такое положение, которое в наибольшей степени отвечает равновесному состоянию данной системы, т. е. состоянию, соответствующему минимуму потенциальной энергии. Изменению формы цепных молекул препятствуют внутримолекулярные силы взаимодействия между соседними атомами и группами атомов в самой макромолекуле. Поэтому макромолекулы с большим внутримолекулярным взаимодействием не отличаются разнообразием конформационного состава в растворе. Многообразие конформаций макромолекул в растворе определяется также величиной сил межмолекулярного взаимодействия. При разбавлении растворов силы межмолекулярного взаимодействия убывают, что приводит к повышению подвижности отдельных сегментов макромолекул. На форму макромолекул в растворе оказывают существенное влияние также характер растворителя и температура раствора. При отсутствии взаимодействия с растворителем и повышении температуры гибкость цепей увеличивается, поэтому возрастает вероятность различных конформаций макромолекул.[3, С.66]
Это можно перевести и на несколько иной язык [5, 23]: изменение конформаций макромолекул может быть вызвано изменениями химического потенциала среды, в которой они находятся, а механическое изменение конформаций вызывает изменение химического потенциала самих макромолекул. По существу, рассмотренный ранее эффект деформации бинодали[10, С.391]
Добавление растворителя к полимеру приводит к тому, что относительная свобода изменения конформаций макромолекул и их положения в пространстве повышается, т. е. энтропия системы увеличивается. При этом общее изменение энтропии смешения ASC значительно выше, чем в низкомолекулярных системах, что определяет неидеальность Р. полимеров и ярче зсего проявляется в отклонениях от законов Рауля и Вант-Гоффа. Неидеальность Р. полимеров впервые была количественно объяснена на основе статистич. соображений классич. теорией Флори — Хаггинса.[30, С.142]
Добавление растворителя к полимеру приводит к тому, что относительная свобода изменения конформаций макромолекул и их положения в пространстве повышается, т. е. энтропия системы увеличивается. При этом общее изменение энтропии смешения А5С значительно выше, чем в низкомолекулярных системах, что определяет неидеальность Р. полимеров и ярче всего проявляется в отклонениях от законов Рауля и Вант-Гоффа. Неидеальность Р. полимеров впервые была количественно объяснена на основе статистич. соображений классич. теорией Флори — Хаггинса.[33, С.142]
Понятие энтропии как статистической характеристики лучше всего продемонстрировать на примере различных конформаций макромолекул. Возьмем один из крайних случаев - полностью распрямленную цепь (рис.37,а). Естественно, что такая цепь может иметь только одну конформацию, а расстояние[8, С.114]
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!! Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.