Химия и биология белков - Ф. Гауровитц 1953

Величина и форма белковых молекул
Седиментационное равновесие

Если белковый раствор центрифугировать при высокой скорости, то молекулы белка благодаря своему высокому удельному весу будут стремиться осесть, в результате чего концентрация их будет возрастать от центра к периферии центрифуги. Однако центробежной силе, увлекающей молекулы белка, противодействует более высокая концентрация белка на периферии, которая заставляет белковые молекулы диффундировать обратно в направлении более разведенной центральной части системы. При установлении равновесия молекулярный вес М равен:

где R — газовая постоянная, Т — абсолютная температура, с₂ и с₁ — концентрация белка на расстояниях х₁ и х₂ от центра вращения, w — угловая скорость, р и σ — плотности соответственно растворителя и оседающих частиц.

Достигнуть высоких скоростей, необходимых для экспериментов такого рода, удалось Сведбергу, который сконструировал ультрацентрифугу, применив масляную турбину с ротором из нержавеющей стали. Поскольку установившееся седиментационное равновесие при остановке центрифуги нарушается, наблюдения проводят во время центрифугирования. Для этой цели растворы белка помещают в прозрачные кюветы и градиент концентрации белка измеряют таким же образом, как это делается при электрофорезе (см. гл. V), т. е. путем регистрации градиента показателя преломления или при помощи других оптических устройств [20]. Стоящая очень дорого масляная ультрацентрифуга со стальным ротором была заменена затем более дешевыми воздушными ультрацентрифугами с дюралюминиевыми роторами и магнитной подвеской в вакууме [21] или с электрической системой вращения.

Принципиальным неудобством указанного метода является то, что для достижения равновесия требуется очень длительный срок, доходящий иногда до нескольких дней. В отличие от осмометрического метода седиментационный метод позволяет решить вопрос о гомогенности исследуемого белка, поскольку смеси белков при центрифугировании раствора образуют более чем одну границу. При помощи данного метода Сведберг и его сотрудники исследовали большое число белков. Результаты этих исследований будут обсуждены после того, как мы познакомимся со вторым ультрацентрифужным методом, в котором измеряется скорость оседания (см. стр. 55).