Большая Советская Энциклопедия (БИ)

(кипение жидкости, плавление кристалла), являющихся предельным случаем кооперативных процессов и происходящих скачком, кооперативные переходы Б. совершаются в конечном, хотя и сравнительно узком, интервале изменений внешних условий. В этом интервале одномерные, линейные молекулы (нуклеиновые кислоты, полипептиды), претерпевающие переход спираль — клубок, разбиваются на чередующиеся спиральные и клубкообразные участки (рис. 3).

  Переход спираль — клубок в ДНК наблюдается при повышении температуры, добавлении в раствор кислоты или щёлочи, а также под влиянием других денатурирующих агентов. Этот переход в гомополинуклеотидах происходит при нагревании в интервале десятых долей °С, в фаговых и бактериальных ДНК — в интервале 3—5°С (рис. 3), в ДНК высших организмов — в интервале 10—15 °С. Чем выше гетерогенность ДНК, тем шире интервал перехода и меньше способность молекул ДНК к ренатурации. Переход спираль — клубок в различных видах РНК носит менее кооперативный характер (рис. 4) и происходит в более широком интервале температурных или других денатурирующих воздействий.

  Б. — полимерные электролиты, их пространственная конформация и кооперативные переходы зависят как от степени ионизации молекулы, так и от концентрации ионов в среде, что влияет на электростатические взаимодействия как между отдельными частями молекулы, так и между Б. и растворителем.

  Строение и биологические функции Б. Строение Б. — результат длительной эволюции на молекулярном уровне, вследствие чего эти молекулы идеально приспособлены к выполнению своих биологических задач. Между первичной структурой, конформацией Б. и конформационными переходами, с одной стороны, и их биологическими функциями — с другой, существуют тесные связи, исследование которых — одна из главных задач молекулярной биологии. Установление таких связей в ДНК позволило понять основные механизмы репликации, транскрипции и трансляции, а также мутагенеза и некоторых других важнейших биологических процессов. Линейная структура молекулы ДНК обеспечивает запись генетической информации, её удвоение при матричном синтезе ДНК и получение (также путём матричного синтеза) многих копий с одного и того же гена, т. е. молекул и-РНК. Сильные ковалентные связи между нуклеотидами обеспечивают сохранность генетической информации при всех этих процессах. В то же время относительно слабые связи между нитями ДНК и возможность вращения вокруг простых химических связей обеспечивают гибкость и лабильность пространственной структуры, необходимые для разделения нитей при репликации и транскрипции, а также подвижность молекулы и-РНК, служащей матрицей при биосинтезе белка (трансляция). Исследование пространственной структуры и конформационных изменений белков-ферментов на разных стадиях ферментативной реакции при взаимодействии с субстратами и коферментами даёт возможность установить механизмы биокатализа и понять природу огромного ускорения химических реакций, осуществляемого ферментами.

  Методы исследования Б. При исследовании строения и конформационных превращений Б. широко используются как очищенные природные Б., так и их синтетические модели, которые проще по строению и легче поддаются исследованию. Так, при изучении белков моделями служат гомогенные или гетерогенные полипептиды (с заданным или случайным чередованием аминокислотных остатков). Моделями ДНК и РНК являются соответствующие синтетические гомогенные или гетерогенные полинуклеотиды. К методам исследования Б. и их моделей относятся рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, изучение спектров поглощения, оптической активности, люминесценции, методы светорассеяния и динамического двойного лучепреломления, седиментационный метод, вискозиметрия, физико-химические методы разделения и очистки и ряд др. Все методы, разработанные для изучения синтетических полимеров, применимы и к Б. При трактовке свойств Б. и их моделей, закономерностей их конформационных превращений используются также методы теоретической физики (статистической физики, термодинамики, квантовой механики и др.).

  Лит.: Бреслер С. Е., Введение в молекулярную биологию, М.—Л., 1966; Волькенштейн М. В., Молекулы и жизнь, М., 1965; Уотсон Дж., Молекулярная биология гена, пер. с англ., М., 1967; физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот, М., 1967.

  Ю. С. Лазуркин.

Рис. 1. Образование четвертичной структуры глобулярных белков. Заштрихованы редко — полярные (гидрофильные) части белковых глобул, густо — неполярные (гидрофобные) области.

Рис. 3. Схема перехода спираль — клубок для ДНК: 1 — нативное состояние (вместо двойной спирали для простоты изображена «верёвочная лестница»); 2 — состояние ДНК в области перехода; 3 — денатурированное состояние (однонитевые клубки).

Рис. 2. Схема денатурации и ренатурации глобулярного белка (на примере фермента рибонуклеазы).

Биопсия

Биопси'я (от био... и греч. ópsis — вид, зрелище), иссечение кусочка болезненно измененной ткани живого организма с последующим микроскопическим исследованием его для определения характера патологического процесса (воспаление, опухоль и т.д.). Б. позволяет не только уточнить клинический диагноз, но и установить границы поражения.

Био-Савара закон

Био' — Сава'ра зако'н — закон, определяющий напряжённость магнитного поля, создаваемого электрическим током. Б.—С. з. был открыт французскими учёными Ж. Б. Био (J. В. Biot) и Ф. Саваром (F. Savart) в 1820 и сформулирован в общем виде П. Лапласом (P. Laplace). Согласно этому закону, малый отрезок проводника Dl (см. рис.), по которому течёт ток силой I, создаёт в данной точке пространства М, находящейся на расстоянии r от отрезка Dl (Dl « r), магнитное поле напряжённостью

 

Здесь J — угол между направлением тока в отрезке Dl и радиусом-вектором r, проведённым от отрезка к точке наблюдения М, а k — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В системе СГС (Гаусса) k = 1/с, где с = 3 · 10¹⁰ см/сек — скорость света в вакууме, в системе СИ k = 1/4p.

  Напряжённость магнитного поля DН перпендикулярна плоскости Р, содержащей Dl и r, и её направление определяется правилом буравчика: если вращать рукоятку буравчика (с правой нарезкой) от Dl к r, то поступательное движение буравчика укажет направление DН.

  Полная напряжённость магнитного поля Н, создаваемого проводником с током в точке М, равна векторной сумме величин DН, обусловленных всеми элементами Dl проводника. В частности, напряжённость Н магнитного поля на расстоянии d от длинного (много больше d) прямого провода, по которому течёт ток силой I, равна; H = k2I/d; в центре кругового контура (радиуса R), некоторому течёт ток силой I, H = k´2pI/R, а на его оси в точке, отстоящей от плоскости контура на расстоянии d « R, H = k´2pR²I/d³, на оси соленоида из n витков H = k´4pnI.

  Б.—С. з. можно рассматривать также как закон, определяющий магнитную индукцию DВ. В системе СГС для этого нужно выражение для DН умножить на магнитную проницаемость среды m, а в системе СИ, кроме того, — на магнитную проницаемость вакуума m₀ = 4p´10^{- 7} гн/м.

  Г. Я. Мякишев.

Био — Савара закон.