КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ПРОЯВЛЕНИЕ ПРОЦЕССА СТЕКЛОВАНИЯ ВЛАЖНОЙ ДЕНАТУРИРОВАННОЙ ДНК

Церетели Г. И., Белопольская Т. В., Вавелюк О. Л.
Санкт-Петербургский университет, НИИ Физики, 198904 Санкт-Петербург
Исследована температурная зависимость теплоемкости денатурированной и нативной ДНК тимуса теленка в широком интервале температур (-30ё+130 °С) и влажностей (2ё90%). Установлена аномалия тепловых свойств влажной ДНК (предварительно денатурированной в растворе), проявляющаяся в виде скачка теплоемкости, температура которого зависит от степени гидратации. Сопоставление всех термодинамических и кинетических особенностей обнаруженной аномалии с классическими признаками проявления одного из основных релаксационных процессов в твердом теле - процесса стеклования в аморфных синтетических полимерах, а также в ряде влажных денатурированных белков позволяет утверждать, что и в рассматриваемом случае наблюдается процесс стеклования, а вода при этом является естественным пластификатором. Изучение тепловых свойств не подвергавшейся предварительному прогреву ДНК показало, что на начальных стадиях гидратации (n<5, n - число молекул воды на нуклеотид) при температурах от 20 до 50 °С состояние системы ДНК - вода, как и в случае денатурированной ДНК, является стеклообразным и, следовательно, такая система также может рассматриваться как стеклующаяся. На основании полученных экспериментальных данных вычислены значения теплоемкости собственно нативной и денатурированной ДНК при различных температурах в исследованном интервале содержания воды. Обсуждается связь между величинами инкрементов теплоемкости ДНК при переходе из стеклообразного состояния в высокоэластическое в процессе нагревания и при переходе из стеклообразного состояния в раствор в процессе гидратации.