Влияние водородной связи на структуру и колебательный спектр цвиттер-ионной формы L-цистеина
Расчет структуры и инфракрасных спектров цвиттер-ионной формы L–цистеина методом SCRF (межмолекулярного взаимодействия) с учетом Ван-дер-ваальсовых сил и молекулы цистеина с молекулой воды. Расчёт колебательных спектров с помощью программы Gaussian-09.
Рубрика | Химия |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 08.06.2018 |
Размер файла | 201,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СГУ им.Н.Г.Чернышевского
Влияние водородной связи на структуру и колебательный спектр цвиттер-ионной формы L-цистеина
аспирант Кадров Дмитрий Михайлович
Аннотация
В данной работе был выполнен расчёт структуры и ИК спектров цвиттер-ионной формы L-цистеина методом scrf с учетом Ван-дер-ваальсовых сил и молекулы цистеина с молекулой воды. Расчёт структуры и колебательных спектров был выполнен с помощью программы Gaussian-09 методом DFT [1].
Ключевые слова: цистеин, водородная связь, цвиттер-ион
Цистеин - алифатическая серосодержащая аминокислота, существующая в виде L- и DL- изомеров. Способствует обезвреживанию токсических веществ и защищает организм от повреждающего действия радиации. Он ускоряет выздоровление после операций, ожогов, связывает тяжелые металлы и растворимое железо. Эта аминокислота также ускоряет сжигание жиров и образование мышечной ткани.
Экспериментальное и теоретическое исследование структуры молекулы цистеина является предметом многих исследований [2-7].
Рис 1. Молекулярные диаграммы с обозначением атомов молекулы цвиттер-ионной формы L- цистеина и L- цистеина с молекулой воды.
В таблице приведены вычисленные геометрические параметры цвиттер-ионной формы L- цистеина в водной среде с учётом межмолекулярного взаимодействия (модель SCRF) и образования водородной связи в комплексе исследуемой молекулы с водой.
Таблица 1.
Связи |
SCRF (Е) |
L-Cys + H2O (Е) |
Углы |
SCRF (град) |
L-Cys + H2O (град) |
|
С1С2 |
1.56 |
O6C2O7 |
129.4 |
128.2 |
||
С1C3 |
1.52 |
C1C2O6 |
114.5 |
117.1 |
||
C3S4 |
1.84 |
C1C2O7 |
116.0 |
114.6 |
||
C2O6 |
1.26 |
C2C1H8 |
107.0 |
107.3 |
||
C2O7 |
1.24 |
C2C1N5 |
106.4 |
111.1 |
||
C1N5 |
1.50 |
1.51 |
C2C1C3 |
115.1 |
113.2 |
|
N5H12 |
1.02 |
N5C1H8 |
106.9 |
106.1 |
||
N5H13 |
1.04 |
C3C1H8 |
108.8 |
108.5 |
||
N5H14 |
1.02 |
C1N5H12 |
114.4 |
111.2 |
||
C1H8 |
1.09 |
C1N5H13 |
103.6 |
112.4 |
||
C3H10 |
1.09 |
C1N5H14 |
109.8 |
109.3 |
||
C3H11 |
1.09 |
C1C3H10 |
111.1 |
111.1 |
||
S4H9 |
1.35 |
1.34 |
C1C3H11 |
108.4 |
108.6 |
|
O15H13 |
1.78 |
C1C3S4 |
114.2 |
114.1 |
||
O6H16 |
1.77 |
C3S4H9 |
96.9 |
96.6 |
||
H12N5H14 |
109.1 |
107.4 |
||||
H13N5H14 |
107.7 |
107.9 |
||||
H12N5H13 |
111.7 |
107.4 |
||||
H17O15H16 |
106.7 |
При взаимодействии L- цистеина с молекулой воды вблизи группы NH3+ образуется сразу две водородные связи. Значение длины l(N+Н…O-) составляет 1.78 Е. Длина второй водородной связи l(СО-…H+) = 1.77 Е.
Образование водородных связей в комплексе L-цистеина с молекулой воды приводит к значениям геометрических параметров, мало отличающихся от параметров, полученных при расчете цвиттер-ионной формы цистеина, за исключением валентных углов группы NH3+. Изменение угла C2C1N5 составило 5.3 град. Изменение угла C1N5H13 составляет 8.8 град.
Рис 2. ИК спектры молекулы цвиттер-ионной формы L- цистеина и L- цистеина с молекулой воды.
Из анализа вычисленных колебательных спектров наблюдается хорошее частотное согласие цвиттер-ионной формы L- цистеина и L- цистеина с водой.
Но при этом следует отметить сдвиг частот колебаний на частотах 845 см-1 и 3175 см-1 для цвиттер-ионной формы исследуемой молекулы и соответствующих частотах 3175 и 3057 для L-цистеина, образующего водородные связи с молекулой воды.
Таблица 2.
ZW L-Cys |
L-Cys + H2O |
Отнесение |
|||
nр |
Iр,ИК |
nр |
Iр,ИК |
||
845 |
92.7 |
733 |
355.8 |
д(СО2-) |
|
3175 |
330.8 |
3057 |
1032.2 |
н(NH) |
В работе дана интерпретация колебательных спектров, что может быть использовано для предсказательных расчётов молекулы L-цистеина в комплексе с другими молекулами, представлены построенные ИК спектры. Показано влияние водородных связей на структуру молекулы, рассмотрены изменения длин связей и углов молекулы.
межмолекулярный инфракрасный цвиттер ионный
Список литературы
1. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., et al. Gaussian 09 / Gaussian Inc., Wallingford CT, 2009. 394 р.
2. Крупко Е.В., Гроздюк Г.Я., Халавка Ю.Б., Окрепка Г.М., Щербак Л.П. Влияние состава реакционной смеси на получение наночастиц CDS, стабилизированных L-цистеином, и их оптические свойства// Теоретическая и экспериментальная химия. Том 47, номер 2, 2011. 99-104 с.
3. Полубояринов П.А., Лещенко П.П. Качественная реакция на цистеин, восстановленный глутатион и диацетофенонилселенид// Журнал аналитической химии (Москва). Том 68, номер 11, 2013. 1063 с.
4. Спиридонова В.М. Супрамолекулярные гидрогели на основе L-цистеина и нитрата серебра: получение, структура и физико-химические свойства// Автореферат диссертации. 2012. 19 с.
5. Панкратов А.Н., Бычков Н.А., Цивилева О.М. Взаимодействие L-цистеина с селенистой и селеновой кислотами: исследование методом теории функционала плотности// Журнал структурной химии. Том 51, номер 1, 2010. 15-21.
6. Баранова О.А., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Супрамолекулярный гидрогель на основе L-цистеина и наночастиц серебра// Журнал структурной химии 2014 год, №1, 176-180 с.
7. Pawlukojc A., Leciejewicz J., Ramirez-Cuesta A.J., Nowicka-Scheibe J. // Ibid. - 2005. - 61A. - P. 2474.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Анализ химической связи как взаимодействия атомов. Свойства ковалентной связи. Механизм образования ионной связи, строение кристаллической решетки. Примеры межмолекулярной водородной связи. Схема образования металлической связи в металлах и сплавах.
презентация [714,0 K], добавлен 08.08.2015Понятие химической связи как взаимодействия между атомами, приводящее к образованию устойчивой системы, ее энергия и причины возникновения; относительный характер классификации. Знакомство с способами образования ковалентной, ионной и водородной связи.
презентация [1,3 M], добавлен 27.01.2014Пути внедрения ферментативных методов синтеза в химическое производство. Способ определения содержания аминокислот триптофана и цистеина в составе белков. Специфика строения и состава структурных белков биологической мембраны. Характеристика видов РНК.
контрольная работа [522,0 K], добавлен 18.05.2011Структура атомных и молекулярных спектров. Особенности и преимущества спектроскопии с преобразованием Фурье. Протонный магнитный резонанс. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса ядер 13С. Идентификация органического соединения, расшифровка спектров.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 26.03.2014Квантово-химический расчет термодинамических данных при полной оптимизации геометрии и оценка количественного содержания наиболее стабильных таутомерных форм молекулы нитрогуанидина при стандартных условиях в газовой фазе с помощью программы GAUSSIAN-03.
курсовая работа [937,6 K], добавлен 08.06.2012Влияние гидроксидов d-металлов на электрохимические характеристики и скорость диссоциации молекулы воды в биполярной мембране. Методы исследования: вольт-амперометрия, частотный спектр электрохимического импеданса. Расчёт эффективных констант скорости.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 30.12.2014Физические методы анализа аминокислот. Экспериментальное получение спектров пропускания растворов, выделение спектров поглощения с учётом пропускания кюветы и потерь на отражение. Зависимость максимума полосы поглощения от концентрации раствора.
контрольная работа [371,9 K], добавлен 19.02.2016Характеристика процесса титрования раствора аммиака с заданной молярной концентрацией раствором азотной кислоты. Уравнения в молекулярной и ионной форме. Выбор индикатора. Аммиачный буферный раствор и его водородный показатель. Расчет водородной ошибки.
контрольная работа [33,8 K], добавлен 03.01.2016Понятие химической связи, способы ее описания. Свойства ионной связи, аспекты преобразования энергии в ней. Потенциалы отталкивания и притяжения. Признаки и компоненты ван-дер-ваальсового, ориентационного, поляризационного и дисперсионного взаимодействия.
презентация [165,3 K], добавлен 22.10.2013Равновесие в насыщенных растворах малорастворимых соединений. Расчет растворимости осадков с учетом одновременного влияния различных факторов. Влияние комплексообразования на растворимость солей и определение ее зависимость от ионной силы раствора.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 10.11.2014