(no subject)
Apr. 7th, 2026 02:07 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
idelsonУзнал интересные вещи, но сложновато для "Квантика". В 1914 г. Перси Бриджман, изучавший физику высокого давления (Нобелевская премия 1946 г.), опубликовал статью, в которой изучал влияние очень высокого давления на яичный белок. При давлении >1000 атмосфер белок сворачивался, как при варке. И это совершенно нетривиальный результат: казалось бы, белок находится в растворе, со всех сторон окружен молекулами воды. Вода практически несжимаема, и непонятно, почему на белок это как-то должно влиять.
Но, оказывается, сжатие влияет на белки. Белки свернуты оптимально в смысле выполнения своих функций, но это не обязательно означает минимизацию объема. Внутри молекулы белка вполне могут быть внутренние полости, недоступные для проникновения воды. Оказывается, под большим давлением вода может продавливаться внутрь этих полостей и это может приводить к денатурации белка. Удивительным образом, денатурированный белок в растворе занимает меньший объем, чем нативный.
Все морские живые организмы, в особенности глубоководные, должны специально принимать меры для защиты белков от высокого давления. В таких местах, как Марианнская впадина, давление может достигать 1000 атмосфер.
Понятно, что глубоководные живые организмы не имеют никаких воздушных пузырей, они целиком состоят из несжимаемой жидкости, и потому не страдают ни от каких макроскопических эффектов. Но от денатурации белков они должны защищаться.
Для этой цели они используют специальное вещество - триметиламин N-оксид (ТМАО). Он образует очень сильные водородные связи с водой, в результате чего вода оказывается связана в более крупные молекулярные структуры, которые благодаря размеру хуже продавливаются внутрь белка. Чем глубже живет живое существо, тем больше у него в клетках ТМАО. У глубоководных рыб его концентрация достигает 0.4 М.
ТМАО не очень устойчив, и в мертвых морских животных распадается с образованием триметиламина. Именно триметиламин дает характерный рыбный запах.
Зависимость между глубиной проживания и концентрацией ТМАО у костистых и хрящевых рыб. Картинка из Laurent, H., et al. (2022). The ability of trimethylamine N-oxide to resist pressure induced perturbations to water structure. Communications Chemistry, 5(1), 116.
Уменьшение объема молекулы белка при денатурации. Картинка из Roche, J., & Royer, C. A. (2018). Lessons from pressure denaturation of proteins. Journal of the Royal Society Interface, 15(147).
Но, оказывается, сжатие влияет на белки. Белки свернуты оптимально в смысле выполнения своих функций, но это не обязательно означает минимизацию объема. Внутри молекулы белка вполне могут быть внутренние полости, недоступные для проникновения воды. Оказывается, под большим давлением вода может продавливаться внутрь этих полостей и это может приводить к денатурации белка. Удивительным образом, денатурированный белок в растворе занимает меньший объем, чем нативный.
Все морские живые организмы, в особенности глубоководные, должны специально принимать меры для защиты белков от высокого давления. В таких местах, как Марианнская впадина, давление может достигать 1000 атмосфер.
Понятно, что глубоководные живые организмы не имеют никаких воздушных пузырей, они целиком состоят из несжимаемой жидкости, и потому не страдают ни от каких макроскопических эффектов. Но от денатурации белков они должны защищаться.
Для этой цели они используют специальное вещество - триметиламин N-оксид (ТМАО). Он образует очень сильные водородные связи с водой, в результате чего вода оказывается связана в более крупные молекулярные структуры, которые благодаря размеру хуже продавливаются внутрь белка. Чем глубже живет живое существо, тем больше у него в клетках ТМАО. У глубоководных рыб его концентрация достигает 0.4 М.
ТМАО не очень устойчив, и в мертвых морских животных распадается с образованием триметиламина. Именно триметиламин дает характерный рыбный запах.
Зависимость между глубиной проживания и концентрацией ТМАО у костистых и хрящевых рыб. Картинка из Laurent, H., et al. (2022). The ability of trimethylamine N-oxide to resist pressure induced perturbations to water structure. Communications Chemistry, 5(1), 116.
Уменьшение объема молекулы белка при денатурации. Картинка из Roche, J., & Royer, C. A. (2018). Lessons from pressure denaturation of proteins. Journal of the Royal Society Interface, 15(147).
no subject
Date: 2026-04-07 11:33 am (UTC)