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.