Естественные науки

Журнал фундаментальных
и
прикладных исследований

Моделирование структуры и колебательных спектров основных аминокислот лизина и аргинина в водном растворе

2017. №3, Стр. 85-94

Тен Г.Н. - доктор физико-математических наук, доцент, Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского, Российская Федерация, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, TenGN@yandex.ru

Щербакова Н.Е. - младший научный сотрудник, Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб», Российская Федерация, 410005, г. Саратов, ул. Университетская, 46, hainl@yandex.ru

Баранов В.И. - доктор физико-математических наук, профессор, Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН, Российская Федерация, 119991, г. Москва, ул. Косыгина, 19, baranov_50@mail.ru

Выполнен расчет ИК спектров цвиттер-ионных форм основных аминокислот лизина и аргинина для водного раствора двумя методами, позволяющими учесть влияние вандерваальсовых сил (модель самосогласованного реактивного поля SCRF) и водородных связей, образованных молекулами воды с молекулами лизина и аргинина, на колебательные спектры аминокислот. Рассматривались различные молекулярные модели - цвиттер-ионные формы с положительно заряженным единичным и нулевым зарядом аминокислотного остатка, а также комплексы с молекулами воды, образующими водородные связи либо только с биполярной группой, либо только с аминокислотным остатком. Сравнение вычисленных спектров с экспериментальными ИК спектрами поглощения показало, что для Lys наилучшее согласие достигается в случае молекулярной структуры, на колебательный спектр которой одновременно оказывалось межмолекулярное влияние как вандерваальсовых сил, так и водородных связей между биполярной группой и молекулами воды. Между положительно заряженным аминокислотным остатком и молекулами воды взаимодействие осуществляется посредством вандерваальсовых сил (диполь-дипольное взаимодействие). Для Arg экспериментальный спектр водного раствора может быть представлен как суперпозиция спектров двух молекулярных структур - структуры, учитывающей образование водородных связей между молекулами воды и атомами N и O биполярной группы положительно заряженной формы Arg, и молекулярной структуры, отвечающей нейтральной форме аминокислотного остатка Arg и находящейся под влиянием сил Ван-дер-Ваальса.

Ключевые слова: лизин, аргинин, цвиттер-ионная форма, водный раствор, ИК спектр, расчёт, интерпретация, комплексы с молекулами воды, гидрофильность, структура, lysine, arginine, zwitterionic-ionic form, aqueous solution, IR spectrum, calculation, interpretation, complexe

Читать