- •Оглавление
- •Глава 1. Введение ……………………………………………………………………...
- •Глава 2. Физика макромолекул …………………………………………………………
- •Глава 3. Физика белка …………………………………………………………………...
- •Глава 4. Физика ферментов ……………………………………………………………..
- •Глава 5. Физика нуклеиновых кислот ………………………………………………….
- •Глава 6. Регуляция генной активности …………………………………………………
- •Предисловие
- •1.1. Физика и биология
- •Глава 1. Введение.
- •1. На атомно-молекулярном уровне с одной стороны,
- •2. И как целостных систем с другой.
- •1.2. Молекулярная биофизика и её задачи
- •1.3. Методы, используемые в молекулярной биофизике
- •Глава 2. Физика макромолекул.
- •2.1. Элементы стереохимии и поворотно-изомерная теория макромолекул
- •Изотактический полистирол Синдиотактический полистирол
- •Начала термодинамики
- •2.2. Внутреннее вращение и поворотная изомерия
- •2.3. Конформационная теория макромолекул
- •2.4. Поворотно-изомерная теория макромолекул
- •2.5. Объемные взаимодействия и переходы глобула-клубок в полимерных макромолекулах
- •Клубок и глобула
- •Переходы клубок-глобула
- •Замечания к разделу
- •2.6. Упругость полимерной цепи с исключенным объемом
- •2.7. Осмотическое давление полимерного раствора
- •2.8. Статистика линейных полимеров
- •Фракционирование полимеров
- •Глава 3. Физика белка.
- •3.1. Общая характеристика белков
- •3.2. Функции белков
- •3.3. Аминокислоты
- •3.4. Первичная структура
- •3.5. Вторичная структура
- •3.6. Третичная структура
- •3.7. Четвертичная структура
- •3.8. Физико-химические свойства белков
- •3.9. Простые и сложные белки
- •3.10. Химические реакции пептидов
- •3.11. Кислотно-основные свойства белков
- •3.12. Осаждение белков в виде солей
- •3.13. Растворимость белков
- •3.14. Растворы высокомолекулярных соединений
- •3.15. Влияние растворителя на растворимость белка
- •3.16. Влияние температуры на растворимость белка
- •3.17. Осмос и мембранное равновесие белков
- •3.18.Термодинамическое сродство полимера и растворителя
- •3.19. Диффузия
- •3.20. Характеристическая вязкость
- •3.21. Седиментация
- •3.22. Электрофоретическая подвижность
- •3.23. Конформационные переходы у пептидов
- •3.24. Метод Линдерштрема и Ланга
- •3.25. Метод измерения удельного вращения плоскости поляризации света
- •3.26. Поглощение света
- •3.27. Спектроскопия в инфракрасной области
- •3.28. Дисперсия оптической активности
- •3.29. Переходы “спираль-клубок”
- •3.30. Денатурация глобулярных белков
- •3.31. Метод Тенфорда определения разности свободной энергии денатурированного и нативного белка по денатурации в растворе мочевины
- •3.32. Калориметрические измерения денатурационных изменений в белках
- •Миоглобин
- •Гемоглобин
- •Транспорт газов
- •Гуморальный иммунитет гаммаглобулины
- •Классы иммуноглобулинов
- •Синтез иммуноглобулинов
- •Строение толстых и тонких нитей мышечного волокна
- •Элементарный акт мышечного сокращения
- •Рабочий цикл актомиозинового комплекса
- •Кооперативная и "индивидуальная трудовая деятельность" миозина
- •Глава 4. Физика ферментов.
- •4.1. Общая характеристика действия ферментов (определения)
- •4.2. Химическая кинетика и катализ
- •Катализ
- •4.3. Кинетика простых ферментативных реакций
- •4.4. Химические аспекты действия ферментов
- •4.5. Конформационные свойства ферментов
- •4.6. Физика фермент-субстратного взаимодействия
- •4.7. Электронно-конформационные взаимодействия
- •4.8. Ферментативная активность лизоцима
- •Глава 5. Физика нуклеиновых кислот.
- •5.1. Основная характеристика
- •5.2. Первичная структура
- •5.3. Состав днк
- •5.4. Состав рнк
- •5.5. Вторичная структура нуклеиновых кислот
- •5.6. Природа межнуклеотидных связей
- •5.7. Межнуклеотидная связь в днк
- •5.8. Конформационный анализ днк
- •5.9. Необычные структуры днк
- •5.10. Физические модели днк
- •5.11. Третичная структура днк
- •5.12. Межнуклеотидная связь в рнк
- •5.13. Макромолекулярная структура тРнк
- •5.14. Физико-химические свойства днк
- •Вязкость
- •Оптические свойства
- •5.15. Денатурация и ренатурация
- •5.16. Кинетика расплетания двойной спирали
- •5.17. Термодинамика плавления двойной спирали (переходов спираль - клубок)
- •5.18. Процессинг днк и рнк
- •5.19. Репликация
- •5.20. Транскрипция
- •5.21. Синтез белка
- •Глава 6. Регуляция генной активности.
- •6.1. Генетический код
- •6.2. Транспортные рнк и супрессия
- •6.3. Регуляция активности генов
- •Приложение жидкокристаллические формы нуклеиновых кислот
- •Конденсированное состояние высокомолекулярных двухцепочечных днк
- •Жидкокристаллическое состояние низкомолекулярных двухцепочечных днк
- •Жидкокристаллические дисперсии двухцепочечных днк
- •Жидкокристаллическое состояние днк в биологических системах
- •Практическое применение частиц жидкокристаллических дисперсий днк
- •Первые молекулярные моторы на основе днк
- •Новый метод хранения днк
- •Первый самособираемый нанотранзистор на днк основе
- •Жидкая форма днк
- •Сверхпроводимость днк
- •Рекомендуемая литература
Новый метод хранения днк
Ученые Института физико-химических исследований "Рикэн", расположенного в Иокогаме, изобрели новый метод хранения информации ДНК при помощи ее оттиска на листе бумаги. Исследователи назвали новый метод "Книгой ДНК". Теперь вся важная информация, которую содержат гены, может сохраняться в виде книжных страниц в течение нескольких лет.
"До настоящего времени ДНК можно было сохранить только методом замораживая, и ее транспортировку невозможно было производить без сухого льда. Новый метод хранения генетического материала позволяет доставить его в любое место даже при помощи обычной почтовой связи. Он поможет ускорить и усовершенствовать исследования ДНК” - сообщили ученые.
Как рассказывает руководитель проекта Йосихидэ Хаясидзаки, технология нового метода заключается в том, что образец ДНК при помощи игл наносится на лист бумаги, который предварительно опускается в особый водный раствор.
ДНК оставляет на бумаге "оттиск", который затем консервируется. Когда исследователь приступает к работе с данным образцом ДНК, он помещает лист бумаги с хранящейся информацией в аппарат, который размножает весь необходимый генетический материал. После этого в течение двух часов гены доступны для исследования.
Ученые также обнаружили, что ДНК можно хранить при обычной температуре в течение длительного периода времени, если она впитывается в волокна бумаги. Сейчас ученые выясняют, какой тип бумаги является наиболее подходящим для хранения образцов ДНК. Информация ДНК сохраняется на бумаге в течение нескольких лет, если на образцы не попадает прямой солнечный свет.
Если для хранения ДНК можно будет использовать бумагу, на которой обычно печатаются научные журналы, ученые смогут быстро консервировать информацию ДНК в зависимости от потребностей их исследования, сокращая при этом и время, и стоимость работ. Ученые уже создали опытный экземпляр "Книги ДНК", в котором представлены образцы около 60 тысяч генов, извлеченных из ДНК мышей.
Первый самособираемый нанотранзистор на днк основе
Как следует из публикации в журнале Science (302, р. 1380), израильские ученые из Технологического института "Технион" (Technion) во главе с физиком Эресом Брауном использовали особенности структуры ДНК и электронных свойств углеродных нанотрубок, впервые создав самособирающийся электронный нанотранзистор.
Открытые недавно нанотрубки обладают удивительными свойствами и позволяют рассчитывать на подлинный прорыв в миниатюризации электронных устройств. Главные трудности в этом направлении пока связаны с большими затратами времени и труда при получении любых устройств на этой основе. Израильским ученым впервые удалось преодолеть эти трудности, применив при сборке технологию, состоящую из нескольких этапов.
При помощи специальных белков, полученных от широко известной бактерии кишечной палочки (Е.соli), исследователи связали углеродные (графитовые) нанотрубки, покрытые антителами, с определенными участками молекулярных цепочек ДНК, после чего оставшуюся часть молекулы ДНК превратили в проводник. При погружении этой "конструкции" в раствор, содержащий ионы серебра, последние осаждались только на тех участках ДНК, которые не были предварительно покрыты указанным белком. На заключительном этапе поверхность еще и "позолотили" для того, чтобы уменьшить сопротивление. В результате ученые получили углеродную нанотрубку, оба конца которой оказались соединенными проводником. Полученное устройство действует как транзистор, реагируя на изменения разности потенциалов, приложенной к субстрату.
В трех сериях экспериментов ученым удалось получить 45 действующих нанотранзисторов, причем примерно треть из них представляла собой самосборки. Устройства могут действовать при комнатной температуре, а единственное ограничение пока связано с тем, что все их компоненты одновременно должны быть пригодны для протекания биохимических реакций и электролитических процессов. Ученые уже сумели соединить между собой два подобных устройства, используя для этой цели чисто биологические методы.
"ДНК — прекрасный строительный материал для конструирования в молекулярной биологии, но, к сожалению, он не проводит электричество, — объясняет профессор Браун. — Нам удалось нанести на нее металлическое покрытие, обеспечив электропроводность".
"Этот результат демонстрирует возможность, используя чисто биологические методы, получать действующие неорганические устройства", — подчеркивает эксперт по нанотехнологиям Сиз Дэккер из Университета Дельфта (Нидерланды). Впрочем, по его мнению, понадобится еще много лет упорных исследований прежде, чем ученые научатся получать самособирающиеся макроскопические электронные устройства. Эксперты по нанотехнологии уже назвали эту работу "выдающимся достижением" и "первым практическим шагом на пути к созданию молекулярного компьютера".
