ФИЗИКА ЖИЗНЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»

ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

МОСКВА 19 75

М. В. ВОЛЬКЕНШТЕЙН

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»

ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

МОСКВА 1/9TS

57.04 В 71

УДК 577.3

Молекулярная биофизика, М. В. Волькенштейн. Монография. Изд-во «Наука». Главная редакция физико-математической литературы.

Монография посвящена молекулярно-физическим основам явлений жизни, причем биофизика рассматривается как область физики. Во введении излагаются общие проблемы взаимосвязи физики и биологии, термодинамика и теория информации применительно к биологическим процессам. Далее рассматриваются химические основы биофизики и физика макромолекул. Центральное место в монографии занимают проблемы физики белков и, в частности, физики ферментативных процессов. Отдельные главы посвящены теоретическим основам рентгенографических, оптических и спектроскопических методов исследования биополимеров, а также физике нуклеиновых кислот и их функционированию в биосинтезе белка. Книга основана на достижениях современной науки и, в частности, на работах автора и его сотрудников.

Табл. 62, рис. 227, библиогр. 1296 назв.

Михаил Владимирович Волькенштейн

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА

(Серия: «Физика жизненных процессов*-)

М., 1975 г., 616 стр. с илл.

Редактор Я. А. Райская

Техи. редактор Н. Я. Мурашова

Корректор Е. Я~ Строева

Сдано в набор 1/XI 1974 г. Подписано к печати 25/1V 1975 г. Бумага 60Х9071в, тнп. № 1. Физ. печ. л. 38,5. Условн. печ. л. 38,5. Уч.-изд. л. 39,33. Тираж 6700 экз. Т-06584. Цеиа книги 2 р. 72 к. Заказ Ns 395

Иэдательстао «Наука»

Главная редакция физико-математической литературы U707J, Москва, B-7J, Ленинский проспект, 15

Ордена Трудового Красного Знамени

Ленинградская типография № 2

имени Евгении Соколовой Союзполиграфпрома

при Государственном комитете Совета Министров СССР

по делам издательств, полиграфии и книжной торговля.

198052, Ленинград, Л-52, Измайловский проспект, 29

В

21005-064 053 (02)-75

131-74

© Русское издание. Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1975 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие > 8

Глава 1

Биология и физика П

§ 1.1. Введение "

§ 1.2. Финализм и каузальность 18

§ 1.3. Термодинамика и биология 22

§ 1.4. Теория информации и биология 29

§ 1.5. Кооперативность 37

§ 1.6. Биофизика 46

Литература 52

Глава 2

Химические основы биофизики 54

§ 2.1. Химия и биология , 54

§ 2.2. Аминокислоты 55

§ 2.3. Свойства электролитов 61

§ 2.4. Аминокислотный состав белков 68

§ 2.5. Первичная структура белков 73

§ 2.6. Асимметрия биологических молекул 79

§ 2.7. Нуклеиновые кислоты 82

§ 2.8. Углеводы и липиды 91

§ 2.9. Кофакторы, витамины, гормоны 94

§ 2.10. Важнейшие биохимические процессы ?02

§2.11. Квантовая биохимия 108

Литература П5

1 л а в а 3

Физика макромолекул 117

§3.1. Полимерные цепи П7

§ 3.2. Внутреннее вращение и поворотная изомерия 121

§ 3.3. Поворотно-изомерная теория макромолекул 127

§ 3.4. Макромолекула — кооперативная система '37

§ 3.5. Особенности макромолекулы как статистической системы . . . .142

§ 3.6. Определение молекулярных весов макромолекул 146

§ 3.7. Оптические методы исследования макромолекул * . J56__

§ 3.8. Полиэлектролиты . 167

Литература 173

Глава 4

Физика белка 176

§4.1. Биологические функции белков 176

§ 4.2. Конформации полипептидной цепи 178

§ 4.3. Ван-дер-ваальсовы силы 189

§ 4.4. Водородная связь и структура воды '96

§ 4.5. Переходы спираль — клубок 207

§ 4.6. Белковая глобула и гидрофобные взаимодействия . . . . . . ,219

§ 4.7. Структура и устойчивость глобулы 230

§ 4.8. Денатурация белков 242

§ 4.9. Первичная структура цепи и пространственное строение глобулы 249

§ 4.10. Фибриллярные белки 254

Литература 260

Глава 5

Рентгенография, оптика и спектроскопия биополимеров 265

$ 5.1. Рентгеноструктурный анализ 265

§ 5.2. Рентгенография фибриллярных структур • 276

§ 5.3. Рассеяние рентгеновских лучей макромолекулами в растворе . .281

§ 5.4, Электронные спектры биополимеров 284

§ 5.5. Теория оптической активности 290

§ 5.6. Теория оптической активности биополимеров ..." 304

§ 5.7. Спектр о поляриметр и я биополимеров 315

§ 5.8. Люминесценция биополимеров 320

§ 5.9. Колебательные спектры биополимеров . 326

§ 5.10. Спектры ядерного и электронного парамагнитного резонанса . . 334

Литература 346

Глава 6

Физика ферментов 354

§ 6.1. Химическая кинетика и катализ 354

§ 6.2. Кинетика простых ферментативных реакций 360

§ 6.3. Термодинамика ферментативных реакций 367

§ 6.4. Химические аспекты ферментативной активности . , 373

§ 6.5. Конформационные свойства ферментов 387

§ 6.6. Влияние рН среды на фермент 394

§ 6.7. Физические аспекты ферментативной активности 399

§ 6.8. Мета