Теплоемкостные свойства водных буферных растворов L-гистидина в широком интервале температур Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

DOI: 10.6060/ivkkt.20196211.6082

УДК: 544.35

ТЕПЛОЕМКОСТНЫЕ СВОЙСТВА ВОДНЫХ БУФЕРНЫХ РАСТВОРОВ L-ГИСТИДИНА

В ШИРОКОМ ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР

Е.Ю. Тюнина, А.А. Курицына

Елена Юрьевна Тюнина *

Лаборатория 1-1, Институт химии растворов им. Г.А. Крестова, РАН, ул. Академическая, 1, Иваново, Российская Федерация, 153045 E-mail: [email protected] *

Анна Андреевна Курицына

Факультет фундаментальной и прикладной химии, Ивановский государственный химико-технологический университет, Шереметевский пр., 10, Иваново, Российская Федерация, 153000 E-mail: [email protected]

Методом дифференциальной сканирующей калориметрии исследовано влияние температуры и концентрации L-гистидина на теплоемкостные свойства его водных буферных растворов. Исследования проводили в водных буферных растворах (рН 7,4), содержащих фосфат натрия одноосновный и фосфат натрия двухосновный, что приближает среду к условиям реальных биологических систем. Значения рН растворов фиксировали цифровым рН-метром Mettler Toledo, модель Five-Easy (Швейцария). Для измерения удельной теплоемкости исследуемой системы использовали SCAL-1 - дифференциальный сканирующий микрокалориметр («Биоприбор», г. Пущино, Россия), оснащенный термоэлементами Пельтье, двумя измерительными стеклянными ячейками с внутренним объемом 0,377 см3, а также компьютерным терминалом и программным обеспечением для вычисления удельной теплоемкости. Стандартная погрешность измерения удельной теплоемкости исследованных растворов находилась в пределах ± 7^10г3 ДжК1^-1. Получены экспериментальные значения удельной теплоемкости растворов аминокислоты в фосфатном буферном растворителе в интервале температур (283,15 - 343,15) К. Концентрация гистидина изменялась от 0,00215 до 0,03648 молькг1. Все исследуемые растворы были приготовлены весовым методом с использованием весов Sartorius-ME215S (с точностью взвешивания hlP5 г). Определены кажущиеся молярные теплоемкости L-гистидина в буферном растворе, а также его парциальные молярные теплоемкости при бесконечном разбавлении. Вычисленные молярные параметры увеличиваются с ростом как температуры, так и концентрации аминокислоты. Показано, что парциальные молярные теплоемкости переноса L-гистидина из воды в буферный раствор имеют положительные значения в изученном интервале температур. Полученные результаты обсуждаются на основе использования модели Гэрни.

Ключевые слова: удельная теплоемкость, температурная зависимость, кажущаяся молярная теплоемкость, L-гистидин, буферный раствор

HEAT CAPACITY PROPERTIES OF AQUEOUS BUFFER SOLUTIONS OF L-HISTIDINE IN A WIDE TEMPERATURE RANGE

E.Yu. Tyunina, A.A. Kuritsyna

Elena Yu. Tyunina *

Laboratory 1-1, G.A. Krestov Institute of Solution Chemistry of the RAS, Akademicheskaya st., 1, Ivanovo, 153045, Russia E-mail: [email protected] *

Anna A. Kuritsyna

Faculty of Fundamental and Applied Chemistry, Ivanovo State University of Chemistry and Technology, Sheremetevskiy ave., 10, Ivanovo, 153000, Russia E-mail: [email protected]

The influence of temperature and concentration of L-histidine on the heat capacity properties of its aqueous buffer solutions was studied by differential scanning calorimetry. The investigations were carried out in aqueous buffer solutions (pH 7.4) containing monobasic sodium phosphate and dibasic sodium phosphate, which brings the environment closer to the conditions of real biological systems. The pH values of the solutions were fixed with a digital pH meter Mettler Toledo, model Five-Easy (Switzerland). The differential scanning microcalorimeter SCAL-1 (Bi-opribor, Pushchino, Russia) was used for measure the specific heat capacity of the system under study. It was equipped with Peltier thermoelectric elements, two measuring glass cells with an internal volume of 0.377 cm3, as well as a computer terminal and software for calculating heat capacity. The standard error of measurement of the specific heat for the studied solutions was within ±7^10r3 JK'^g'1. The experimental values of the specific heat of solutions of the amino acid in a phosphate buffer solvent in the temperature range (283.15 - 343.15) K were obtained. The concentration of histidine was varied from (0.00215 to 0.03648) molkg'1. All the studied solutions were prepared by the gravimetric method using Sartorius-ME215S scales (with a weighing accuracy of P10-5 g). The apparent molar heat capacities of L-histidine in the buffer solution, as well as its partial molar heat capacities at infinite dilution, were determined. The calculated molar parameters increase with an increase in both temperature and amino acid concentration. It was shown that the partial molar heat capacities transfers of L-histidine from water to the buffer solution have positive values in the temperature range studied. The results are discussed on base of the Gurney model.

Key words: specific heat capacity, temperature dependence, apparent molar heat capacity, L-histidine, buffer solution

Для цитирования:

Тюнина Е.Ю., Курицына А.А. Теплоемкостные свойства водных буферных растворов L-гистидина в широком интервале температур. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2019. Т. 62. Вып. 11. С. 78-84

For citation:

Tyunina E.Yu., Kuritsyna A.A. Heat capacity properties of aqueous buffer solutions of L-histidine in a wide temperature range. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 11. P. 78-84

ВВЕДЕНИЕ

всего, для понимания молекулярных основ кон-формационной стабильности и функциональности

Определение термодинамических характе- более сложных белковых образований в организме.

ристик аминокислот, пептидов, лекарственных ве- Гетероциклическая аминокислота L-гисти-

ществ и других биологически активных соедине- дин (His), входящая в состав белков плазмы крови,

ний необходимо при изучении процессов их син- содержит имидазольное кольцо в боковой цепи мо-

теза и превращения в биохимических реакциях, лекулы, которое может служить как донором, так и

протекающих в живых организмах, при конформа- акцептором образования водородных связей в рас-

ционных изменениях белков и разработке техноло- творе. Данная аминокислота активно участвует в

гии получения биоматериалов с заданными свой- ферментативных реакциях в организме, способ-

ствами и новых лекарственных форм [1-5]. Боль- ствует росту и восстановлению тканей [7]. Гисти-

шинство биохимических процессов протекает в дин - составная часть многих витаминных ком-

жидких фазах, а использование буферных систем, плексов; он используется при лечении глазных за-

приближающих раствор к физиологическим сре- болеваний, ревматоидных артритов, аллергий, язв

дам, придает особую актуальность исследованию и анемии [8].

[6]. До сих пор недостаточно изучены взаимодей- Представленная работа продолжает серию

ствия модельных соединений белков в условиях систематических исследований межмолекулярных

физиологических значений рН среды и при различ- взаимодействий модельных соединений белков в

ных температурах. Исследование термодинамиче- жидких средах, содержащих сорастворенные веще-

ских свойств аминокислот в водных буферных рас- ства различной природы, направленных на созда-

творах имеет существенное значение, прежде ние физико-химических основ моделирования про-

цессов, происходящих in vivo [9-11]. Теплоемкост-ные свойства чувствительны к природе взаимодействий между растворенными веществами и растворителем, а также к структурным изменениям в растворах, происходящих на молекулярном уровне [10-14]. Целью данной работы является получение теплоемкостных характеристик водных растворов L-гистидина (His) с фиксированным значением pH = 7,4 в широком интервале температур и концентраций. Полученные данные будут использованы для анализа межмолекулярных взаимодействий His в водном буферном растворе.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

L-Гистидин (фирмы Sigma-Aldrich, Japan, CAS 63-91-2, > 99%) сушили в вакуумном шкафу при 343 К в течение 48 ч непосредственно перед использованием. В качестве растворителя использовали водный фосфатный буферный раствор (0,116 моль кг-1 NaH2PO4/0,204 моль кг-1 N2HPO4) с pH 7,4, что приближает среду к условиям реальных биологических систем. Значения pH растворов фиксировали цифровым рН-метром Mettler Toledo, модель Five-Easy. Все растворы приготовлены весовым методом, используя весы Sartorius-ME215S (с точностью взвешивания 1 • 10-5г). Концентрацию аминокислоты варьировали в пределах (0,002150,03648) молькг-1.

Для измерения удельной теплоемкости (Cp) растворов использовали дифференциальный сканирующий микрокалориметр SCAL-1 («Биоприбор», Пущино, Россия), оснащенный термоэлементами Пельтье, двумя измерительными стеклянными ячейками с внутренним объемом 0,377 см3, а также компьютерным терминалом и программным обеспечением для вычисления удельной теплоемкости. Интегральная чувствительность детектора калориметра составляет 33,218 нВт/мВ, калибровочная мощность - 25 мкВт, скорость сканирования - 1 К/мин, постоянная времени - 20 с. Детальное описание прибора приведено в [10]. Стандартная погрешность измерения удельной теплоемкости исследованных растворов находилась в пределах ±7-10-3 Дж-К"1-г"1. Измерения удельной теплоемкости исследуемых растворов выполнены в интервале температур от 283,15 до 343,15 K.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Полученные экспериментальные данные по удельной теплоемкости (cp) исследуемых растворов приведены в табл. 1. Показано, что температурные и концентрационные изменения значений Cp проявляют возрастающие тенденции.

Таблица1

Удельная теплоемкость (cp) водных буферных растворов L-гистидина при разных концентрациях и температурах Table 1. The specific heat capacities (cp) of aqueous buffer solutions L-histidine at various concentrations

and temperatures

Концентрация His cp а /Дж-K-1 г-1 при температурах:

m /молькг-1 283 K 288 K 293 K

0 4,0150 4,0160 4,0190

0,0022 4,0130 4,0147 4,0188

0,0071 4,0163 4,0198 4,0249

0,0104 4,0246 4,0294 4,0365

0,0125 4,0316 4,0371 4,0451

0,0198 4,0599 4,0683 4,0752

0,0218 4,0711 4,0773 4,0849

0,0249 4,0841 4,0899 4,0963

0,0320 4,1149 4,1214 4,1264

0,0364 4,1270 4,1322 4,1369

m /моль-кг-1 298 K 303 K 308 K

0 4,0220 4,0260 4,0300

0,0022 4,0219 4,0257 4,0303

0,0071 4,0265 4,0307 4,0359

0,0104 4,0389 4,0424 4,0478

0,0125 4,0493 4,0528 4,0591

0,0198 4,0806 4,0867 4,0916

0,0218 4,0901 4,0949 4,0998

0,0249 4,0101 4,1086 4,1107

0,0320 4,1294 4,1322 4,1362

0,0364 4,1409 4,1441 4,1484

m /моль-кг-1 313 K 318 K 323 K

0 4,0350 4,0400 4,0440

0,0022 4,0357 4,0409 4,0448

0,0071 4,0424 4,0479 4,0519

0,0104 4,0528 4,0609 4,0659

0,0125 4,0639 4,0716 4,0766

0,0198 4,0958 4,1027 4,1102

0,0218 4,1046 4,1124 4,1188

0,0249 4,1164 4,1223 4,1289

0,0320 4,1386 4,1428 4,1485

0,0364 4,1513 4,1552 4,1599

m /моль-кг-1 333 K 338 K 343 K

0 4,0530 4,0570 4,0600

0,0022 4,0535 4,0583 4,0622

0,0071 4,0625 4,0683 4,0725

0,0104 4,0740 4,0792 4,0858

0,0125 4,0869 4,0947 4,1006

0,0198 4,1209 4,1291 4,1348

0,0218 4,1317 4,1367 4,1423

0,0249 4,1407 4,1467 4,1505

0,0320 4,1573 4,1628 4,1684

0,0364 4,1671 4,1719 4,1787

Примечание: а Погрешность экспериментальных значений cp ±(0,002- cp) ДжК-1г-1

Note: a Error of experimental values cp ± (0.002 • cp) J • K-1 • g-1

Кажущиеся молярные теплоемкости растворенного вещества (Ср) в буферном растворе получены из экспериментальных значений удельной теплоемкости по уравнению:

C = Mcp+1000(cp - cpo)/m,

(1)

где cp и cp - удельные теплоемкости, соответственно, раствора и растворителя (Дж К"1г"1), m -моляльная концентрация растворенного вещества (молькг-1), M - молярная масса растворенного вещества His (гмоль-1). Как известно [14, 15], в случае отсутствия изменений во взаимодействиях растворенное вещество - растворитель и растворенное вещество - растворенное вещество теплоемкост-ные свойства раствора находятся в линейной зависимости от концентрации. На рис. 1 представлены концентрационные зависимости кажущихся молярных теплоемкостей ^Cp His в буферном растворе, которые могут быть описаны полиномом третьей степени в изученном диапазоне параметров (m, Т):

Cp(m)= С +Aim+ A2m2+ Asm3, (2) где ^Cp° - предельное значение кажущейся молярной теплоемкости, равное парциальной молярной теплоемкости при бесконечном разбавлении, A1, A2 и A3 - постоянные коэффициенты.

13

с

g 640

к

Ц 635

0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 m , моль кг-1

His

Рис. 1. Концентрационные зависимости кажущихся молярных теплоемкостей L-гистидина (фСр) в водном буферном растворе при температурах (1—>13): 1 -283 K, 2 - 288 K, 3 - 293 К, 4 - 298 К, 5 - 303 К, 6 - 308 К, 7 - 313 К, 8 - 318 К, 9 - 323 К,

10 - 328 К, 11 - 333 К, 12 - 338 К, 13 - 343 К Fig. 1. The concentration dependences of apparent molar heat capacities of L-histidine (^Cp) in aqueous buffer solution at temperatures (1—13): 1 -283 K, 2 - 288 K, 3 - 293 К, 4 - 298 К, 5 - 303 К, 6 - 308 К, 7 - 313 К, 8 - 318 К, 9 - 323 К, 10 - 328 К, 11 - 333 К, 12 - 338 К, 13 - 343 К

Положительные значения ^Cp° увеличиваются с ростом температуры от 288,15 до 313,15 К (табл. 2), что согласуется с аналогичными данными, полученными для растворов His в чистой воде. Анализ имеющихся литературных данных по

теплоемкости водных растворов ряда электролитов и органических веществ показал [9-19], что возрастание значений ^Cp° растворенного вещества обычно отражает увеличение степеней свободы и интенсивности молекулярных движений, что ведет к разрушению структуры растворителя, а их уменьшение свидетельствует об образовании более упорядоченных структур, если отсутствует воздействие других факторов, и прежде всего, дегидратации молекул растворенных веществ, дающих положительный вклад в теплоемкость. Именно этим вкладом, по-видимому, и определяется теплоемкость раствора His в фосфатном буфере.

Таблица 2

Предельные кажущиеся молярные теплоемкости (^Cp°) L-гистидина (His) и значения (¿№Cp°/dT)p в водном буферном растворе и воде при разных температурах Table 2. The limiting apparent molar heat capacities (^Cp°) of L-histidine (His) and (c№Cp°/dT)p values in aqueous buffer

T /K His - буфер

Ср°/Дж-К-1 -моль-1 (d^Cp°/dT)p б/Дж К-2 моль-1

283 621,50±0,72 0,1711±0,032

288 622,05±0,50 0,1650±0,036

293 622,67±0,41 0,1588±0,038

298 623,68±0,61 0,1526±0,045

303 624,72±0,53 0,1464±0,046

308 625,47±0,60 0,1403±0,046

313 626,03±0,50 0,1341±0,051

318 626,54±0,81 0,1279±0,053

323 627,09±0,85 0,1218±0,053

328 627,63±0,68 0,1156±0,056

333 628,26±0,90 0,1094±0,060

338 628,80±0,92 0,1032±0,061

343 629,55±0,89 0,0971±0,060

T /K His - вода а

Cp° а/Дж-К-1 •моль-1 (d^Cp°/dT)v б/Дж К-2 моль-1

283 - -

288 212,20±0,09 2,3301±0,006

293 - -

298 232,90±0,08 1,9324±0,008

303 - -

308 - -

313 258,10±0,10 1,3360±0,010

318 - -

323 - -

328 273,21±0,10 0,7396±0,015

333 - -

338 - -

343 - -

Примечания: а Данные из [15]; б (3?Cp°/3T)p вычислено по уравнению: (3?Cp°/3T)p =b1+2Tb2, где b1,b2 - константы из уравнения 4

Notes: a Data from [15]; б (дфСр ° / ST) p is calculated by the equation: (ЭфСр ° / ST)p = b1 + 2Tb2, where b1, b2 are the constants from equation 4

655

650

645

630

625

620

Следует отметить, что в литературе практически отсутствуют экспериментальные данные по теплоемкости водных растворов L-гистидина в широком интервале температур. В работе [16] приведены значения предельных молярных теплоемко-стей 20 аминокислот в воде при 298,15 К, при этом для His фСр° = 241±1 Дж-K-1-моль-1. Температурные зависимости теплоемкости водных растворов L-гистидина представлены в [15] для интервала (288,15-328,15) К при атмосферном давлении и в [13] для интервала (278,15-393,15) К при давлении p = 0,35 МПа; при Т = 298,15 К полученные значения $Ср° His в чистой воде составляют 232,9±0,9 Дж-K-1-моль-1 и 400±19 Дж-K-1-моль-1, соответственно, при давлении 0,1 МПа и 0,35 МПа.

Величину парциальной молярной теплоемкости переноса His из воды в буферный раствор (AtrCp°) находят по соотношению (3):

AtrCp° =*Ср° (His-буфер) - С (His - вода) (3)

Значения $Ср° His в воде заимствованы из работы [15]. Полученные большие положительные значения АцСр° отражают изменения в сольватации ионных и гидрофильных групп аминокислоты и компонентов буфера. Можно предположить, что водные буферные растворы His более структурированы, чем растворы аминокислоты в воде [15, 17-19]. Согласно подходу Гэрни о перекрывании гидрат-ных сфер молекул растворенных веществ [20, 21], гидратация His приводит к потере некоторых степеней свободы, что дает отрицательный вклад в АйСр° [22]. Взаимодействие His с электролитами, входящими в состав буфера, через перекрывание их гидратных сфер сопровождается дегидратацией, которая вносит положительный вклад в А^С/ [10, 18, 19, 23]. В величине АцСр° также находят отражение: а) положительный вклад, обусловленный ион-цвиттериоными и ион-гидрофильными взаимодействиями между ионами буферного раствора (Na+, HPO42-, H2PO4-) и зарядными (COOYNH3) и полярными (имидазольное кольцо, >C=O) центрами His; б) отрицательный вклад, связанный с ион-гидрофобными силами, действующими между ионами электролита и аполярными фрагментами молекулы аминокислоты [14, 22, 23]. Полученные результаты позволяют предположить, что вклады от ион-цвиттерионных/гидрофильных взаимодействий в А^Ср° преобладают над другими типами взаимодействий в буферном растворе His.

Температурные зависимости предельной кажущейся молярной теплоемкости (Ср°) His в

воде и буферном растворе могут быть описаны полиномом второй степени (коэффициент корреляции Я = 0,9987):

фСр° (Т)=а + ЪгТ + ЪгТ2, (4)

где Т- температура (К), а, Ъ1 и Ъ2 - константы. Значения полученных первых производных (дСр°/дТ)р приведены в табл. 2.

652 648 644 640 636 632 628 624 620

9

^ R

7

-О^ 5 4

^3

л>

—I—

280

290

—I—

300

-1-г

310

T, K

а

—I—

320

330

475 450 425 400 375 350 325 300 1 275 250 225 200 175

—I—

340

350

270

280 290

300

310 T, K

320

330

340

350

б

Рис. 2. Температурные зависимости кажущихся молярных тепло-

емкостей (фСр) L-гистидина в растворителях: (а) в водном фосфатном буфере (рН 7.4) при концентрациях: 1 - 0,0022 m, 2 - 0,0071 m, 3 - 0,0104 m, 4 - 0,0126 m, 5 - 0,0198 m, 6 - 0,0219 m, 7 - 0,0249 m, 8 - 0,0320 m, 9 - 0,0365 m (при р=0,1 МПа); (б) в воде при концентрациях: 1 - 0,0211 m и 2 - 0,2509 m (при р=0,1 МПа) [15], 3 - 0,0078 m и 4 - 0,2503 m (при

р=0,35 МПа) [13] Fig.2. The temperature dependences of apparent molar heat capacities (фСр) L-histidine in solvents: (a) in aqueous buffer (рН 7.4) at concentrations: 1 - 0.0022 m, 2 - 0.0071 m, 3 - 0.0104 m, 4 - 0.0126 m, 5 - 0.0198 m, 6 - 0.0219 m, 7 - 0.0249 m, 8 - 0.0320 m, 9 - 0.0365 m (at р=0.1 MPa); (b) in water at concentrations: 1 - 0.0211 m and 2 - 0.2509 m (at р=0.1 MPa) [15], 3 - 0.0078 m and 4 - 0.2503 m (at р=0.35 MPa) [13]

2

Анализ кажущихся молярных теплоемко-стей исследуемой буферной системы His и его водных растворов показал, что значения фСр возрастают с ростом температуры и концентрации аминокислоты в буферном растворе (рис. 2а), что характерно и для водных растворов L-гистидина как при 0,1 МПа, так и при 0,35 МПа (рис. 2б). Как видно из рис. 2а, нарушение в порядке расположения изо-концентрационных зависимостей ^Cp = f(T) не наблюдается, что указывает на отсутствие процессов образования комплексов между His и компонентами буферного растворителя.

ВЫВОДЫ

В представленной работе впервые измерены значения удельной теплоемкости буферных растворов L-гистидина на дифференциальном сканирующем калориметре при изменении концентрации от 0,00215 до 0,03648 моль-кг-1 и температур от 283,15 до 343,15 К. Получены кажущиеся и парциальные молярные свойства (Cp) L-гистидина в исследуемой системе. Показано, что значения ^Cp возрастают с ростом температуры и концентрации аминокислоты в буферном растворе. Определены

ЛИТЕРАТУРА

1. Gao В, Wyttenbach T., Bowers M.T. Hydration of protonated aromatic amino acida: Phenylalanine, tryptophan, and tyrosine. J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. P. 4695-4701. DOI: 10.1021/ja8085017.

2. Español E.S., Villamil M.M Calixarenes: generalities and their role in improving the solubility, biocompatibility, stability, bioavailability, detection, and transport of biomolecules. Biomolecules. 2019. V. 9(3). P. 90-105. DOI: 10.3390/biom9030090.

3. Hossain M., Khan A.Y., Kumar G.S. Study on the thermodynamics of the binding of iminium and alkanolamine forms of the anticancer agent sanguinarine to human serum albumin. J. Chem. Ther-modyn. 2012. V. 47. P. 90-99. DOI: 10.1016/j.jct2011.09.026.

4. Kumar D., Lomesh S.K., Nathan V. Molecular interaction studies of L-alanine and L-phenylalanine in water and in aqueous citric acid at different temperatures using volumetric, viscosity and ultrasonic methods. J. Mol. Liq. 2017. V. 247. P. 75-83. DOI: 10.1016/j.molliq.2017.08.057.

5. Nain A.K., Pal R., Sharma R.K. Physicochemical study of solute-solute and solute-solvent interactions of L-hystidine in water + sucrose solutions at different temperatures. J. Mol. Liq. 2012. V. 165. P. 154-160. DOI: 10.1016/j.molliq.2011.11.003.

6. Kumar H., Singla M., Jindal R. Investigation on molecular interaction of amino acids in aqueous disodium hydrogen phosphate solutions with reference to volumetric and compressibility measurements. J. Chem. Thermodyn. 2014. V. 70. P. 190-202. DOI: 10.1016/j.jct.2013.11.015.

7. Oya-Ohta Y., Ochi T., Komoda Y., Yamamoto K The biological activity of hydrogen peroxide. VI. Mechanism of the enhancing effects of L-histidine: the role of the formation of a histidine-peroxide adduct and membrane transport. Mutation Res. 1995. V. 326. P. 99-107.

8. Чернова Р.К., Варыгина О.В., Березкина Н.С. Избирательное определение гистидина в смешанных растворах а-аминоислот. Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2015. Т. 15. № 4. С. 15-21. DOI: 10.18500/18169775-2015-15-4-15-21.

предельные кажущиеся молярные характеристики переноса (AtrCpo) His из воды в буферный раствор. Наблюдаемые положительные значения AtrCpo His отражают процессы гидратации и взаимодействия между гидратированными молекулами и ионами, содержащимися в исследуемой системе, при этом образование комплексов между ними не выявлено. Показано, что вклады от ион-цвиттерионных/гид-рофильных взаимодействий в величину AtrCpo преобладают над другими типами взаимодействий в буферном растворе His.

Выполнено сравнение первых производных кажущихся молярных свойств по температуре (SCp7ST)p для His в буферном растворе и воде. Показано, что по сравнению с водным раствором, структурно-образующие эффекты His усиливаются в водном буферном растворе.

БЛАГОДАРНОСТИ

Измерения удельной теплоемкости выполнены на оборудовании центра коллективного пользования "Верхневолжский региональный центр физико-химических исследований" ИХР РАН (http://www.isc-ras.ru/ru/struktura/ckp).

REFERENCES

1. Gao B., Wyttenbach T., Bowers M.T. Hydration of protonated aromatic amino acida: Phenylalanine, tryptophan, and tyrosine. J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. P. 4695-4701. DOI: 10.1021/ja8085017.

2. Español E.S., Villamil M.M Calixarenes: generalities and their role in improving the solubility, biocompatibility, stability, bioa-vailability, detection, and transport of biomolecules. Biomolecules. 2019. V. 9(3). P. 90-105. DOI: 10.3390/biom9030090.

3. Hossain M., Khan A.Y., Kumar G.S. Study on the thermodynamics of the binding of iminium and alkanolamine forms of the anticancer agent sanguinarine to human serum albumin. J. Chem. Thermodyn. 2012. V. 47. P. 90-99. DOI: 10.1016/j.jct2011.09.026.

4. Kumar D., Lomesh S.K., Nathan V. Molecular interaction studies of L-alanine and L-phenylalanine in water and in aqueous citric acid at different temperatures using volumetric, viscosity and ultrasonic methods. J. Mol. Liq. 2017. V. 247. P. 75-83. DOI: 10.1016/j.molliq.2017.08.057.

5. Nain A.K., Pal R., Sharma R.K Physicochemical study of solute-solute and solute-solvent interactions of L-hystidine in water + sucrose solutions at different temperatures. J. Mol. Liq. 2012. V. 165. P. 154-160. DOI: 10.1016/j.molliq.2011.11.003.

6. Kumar H., Singla M., Jindal R. Investigation on molecular interaction of amino acids in aqueous disodium hydrogen phosphate solutions with reference to volumetric and compressibility measurements. J. Chem. Thermodyn. 2014. V. 70. P. 190-202. DOI: 10.1016/j.jct.2013.11.015.

7. Oya-Ohta Y., Ochi T., Komoda Y., Yamamoto K. The biological activity of hydrogen peroxide. VI. Mechanism of the enhancing effects of L-histidine: the role of the formation of a histidine-peroxide adduct and membrane transport. Mutation Res. 1995. V. 326. P. 99-107.

8. Chernova R.K., Varygina O.V., Bereskina H.S. Selective determination of histidine in mixed solutions of а-amino acids. Izv. Saratov. Univers. Nov. Ser. Ser. Khim. Biolog. Ekolog. 2015. V. 15. N 4. P. 15-21 (in Russian). DOI: 10.18500/1816-9775-2015-15-4-15-21.

9. Tyunina E.Yu., Badelin V.G., Mezhevoi IN. Volumetric and heat capacity studies of heterocyclic compounds in aqueous amino acids buffer solutions at 298.15 K. J. Chem. Thermodyn. 2019. V. 131. P. 40-48. DOI: 10.1016/j .jct.2018.10.027.

10. Tyunina E.Yu., Badelin V.G., Mezhevoi IN. Study on the Interaction of Nicotinic Acid with L-Phenylalanine in Buffer Solution by Heat Capacity Measurements at Various Temperatures. J. Solution Chem. 2017. V. 46. P. 249-258. DOI: 10.1007/s10953-017-0570-6.

11. Тюнина Е.Ю. Молекулярные взаимодействия L-фенилаланина с урацилом в водном буферном растворе при 293-323 К. Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 3. С. 373-380. DOI: 10.1134/S004445371903021X.

12. Terekhova IV., De Lisi R., Lazzara G., Milioto S., Muratore N. Volume and heat capacity studies to evidence interactions between cyclodextrins and nicotinic acid in water. J. Therm. Anal. Cal. 2008. V. 92. P. 285- 290. DOI: 10.1007/s10973-007-8842-9.

13. Jardine J.J., Call T.G., Patterson B.A., Origlia-Luster M.L., Woolley E.M. Thermodynamics for proton dissociation from aqueous L-histidine at temperatures from 278.15 to 393.15 К and at the pressure 0.35 MPa: apparent molar volumes and apparent molar heat capacities of the protonated cationic, neutral zwitteri-onic, and deprotonated anionic forms. J. Chem. Thermodyn. 2001. V. 33. P. 1419-1440. DOI: 10.1006/jcht.2001.0841.

14. Латышева В.А. Современные исследования теплоемкости водных растворов электролитов. Усп. химии. 1973. Т. XLII. С. 1757-1787.

15. Marriott R.A. Thermodynamic investigations of some aqueous solutions through calorimetry and densimetry. Canada, Lethbridge: University of Lethbridge. 1999. P. 1-237.

16. Jolicoeur C., Riedl B., Desrochers D., Lemwlin L.L., Zamo-jska R., Enea O. Solvation of amino acid residues in water and urea-water mixtures: Volumes and heat capacities of 20 amino acids in water and in 8 molar urea at 25°C. J. Solution Chem. 1986. V. 15. P. 109-128.

17. Xie W., Trevani L., Tremaine P.R. Apparent and standard partial molar heat capacities and volumes of aqueous tartaric acid and its sodium salts at elevated temperature and pressure. J. Chem. Thermodyn. 2004. V. 36. P. 127-140. DOI: 10.1016/j .jct.2003.10.005.

18. Lark B.S., Patyar P., Banipal T.S. Temperature effect on viscosity and heat capacity behaviour of some amino acids in water and aqueous magnesium chloride solutions. J. Chem. Thermodyn. 2007. V. 39. P. 344-360. DOI: 10.1016/j.jct.2006.08.005.

19. Bhuiyan M.M.H., Hakin A.W., Liu J.L Densities, specific heat capacities, apparent and partial molar volumes and heat capacities of glycine in aqueous solutions of formamid, acetamide, and N,N-di-methylacetamide at T=298.15 К and ambient pressure. J. Solution Chem. 2010. V. 39. P. 877-896. DOI: 10.1007/s10953-010-9540-y.

20. Madan B., Sharp K.A. Heat capacity changes accompanying hydrophobic and ionic solvation. A Monte-Carlo and random net work model study. J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 2256-2259. DOI: 10.1021/jp0040493.

21. Gurney R.W. Ionic processes in solution. New York: McGraw Hill. 1953. 145 p.

22. Madan B., Sharp K.A. Hydration heat capacity of nucleic acid constituents determined from the random network model. Bio-phys. J. 2001. V. 81. P. 1881-1887.

23. Lark B.S., Patyar P., Banipal T.S., Kishore N. Densities, partial molar volumes and heat capacities of glycine, L-alanine, and L-leucine in aqueous magnesium chloride solutions at different temperatures. J. Chem. Eng. Data. 2004. V. 49. P. 553-565. DOI: 10.1021/je034168m.

9. Tyunina E.Yu., Badelin V.G., Mezhevoi IN. Volumetric and heat capacity studies of heterocyclic compounds in aqueous amino acids buffer solutions at 298.15 K. J. Chem. Thermodyn. 2019. V. 131. P. 40-48. DOI: 10.1016/j .jct.2018.10.027.

10. Tyunina E.Yu., Badelin V.G., Mezhevoi IN. Study on the Interaction of Nicotinic Acid with L-Phenylalanine in Buffer Solution by Heat Capacity Measurements at Various Temperatures. J. Solution Chem. 2017. V. 46. P. 249-258. DOI: 10.1007/s10953-017-0570-6.

11. Tyunina E.Yu. Molecular interactions between L-phenylala-nine and uracyl in an aqueous buffer solution at 293-323 K. Russ. J. Phys. Chem. A. 2019. V. 93. P. 450-457. DOI: 10.1134/S003602441903021X.

12. Terekhova IV., De Lisi R., Lazzara G., Milioto S., Muratore N. Volume and heat capacity studies to evidence interactions between cyclodextrins and nicotinic acid in water. J. Therm. Anal. Cal. 2008. V. 92. P. 285- 290. DOI: 10.1007/s10973-007-8842-9.

13. Jardine J.J., Call T.G., Patterson B.A., Origlia-Luster M.L., Woolley E.M. Thermodynamics for proton dissociation from aqueous L-histidine at temperatures from 278.15 to 393.15 K and at the pressure 0.35 MPa: apparent molar volumes and apparent molar heat capacities of the protonated cationic, neutral zwitteri-onic, and deprotonated anionic forms. J. Chem. Thermodyn. 2001. V. 33. P. 1419-1440. DOI: 10.1006/jcht.2001.0841.

14. Latysheva V.A. Modern investigations of heat capacity in aqueous electrolytes solutions. Usp. Khim. 1973. V. XLII. P. 1757-1787 (in Russian).

15. Marriott R.A. Thermodynamic investigations of some aqueous solutions through calorimetry and densimetry. Canada, Lethbridge: University of Lethbridge. 1999. P. 1-237.

16. Jolicoeur C., Riedl B., Desrochers D., Lemwlin L.L., Zamo-jska R., Enea O. Solvation of amino acid residues in water and urea-water mixtures: Volumes and heat capacities of 20 amino acids in water and in 8 molar urea at 25°C. J. Solution Chem. 1986. V. 15. P. 109-128.

17. Xie W., Trevani L., Tremaine P.R. Apparent and standard partial molar heat capacities and volumes of aqueous tartaric acid and its sodium salts at elevated temperature and pressure. J. Chem. Thermodyn. 2004. V. 36. P. 127-140. DOI: 10.1016/j .jct.2003.10.005.

18. Lark B.S., Patyar P., Banipal T.S. Temperature effect on viscosity and heat capacity behaviour of some amino acids in water and aqueous magnesium chloride solutions. J. Chem. Thermodyn. 2007. V. 39. P. 344-360. DOI: 10.1016/j.jct.2006.08.005.

19. Bhuiyan M.M.H., Hakin A.W., Liu J.L. Densities, specific heat capacities, apparent and partial molar volumes and heat capacities of glycine in aqueous solutions of formamid, acetamide, and N,N-di-methylacetamide at T=298.15 K and ambient pressure. J. Solution Chem. 2010. V. 39. P. 877-896. DOI: 10.1007/s10953-010-9540-y.

20. Madan B., Sharp K.A. Heat capacity changes accompanying hy-drophobic and ionic solvation. A Monte-Carlo and random net work model study. J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 2256-2259. DOI: 10.1021/jp0040493.

21. Gurney R.W. Ionic processes in solution. New York: McGraw Hill. 1953. 145 p.

22. Madan B., Sharp K.A. Hydration heat capacity of nucleic acid constituents determined from the random network model. Bio-phys. J. 2001. V. 81. P. 1881-1887.

23. Lark B.S., Patyar P., Banipal T.S., Kishore N. Densities, partial molar volumes and heat capacities of glycine, L-alanine, and L-leucine in aqueous magnesium chloride solutions at different temperatures. J. Chem. Eng. Data. 2004. V. 49. P. 553-565. DOI: 10.1021/je034168m.

Поступила в редакцию (Received) 05.06.2019 Принята к опубликованию (Accepted) 10.10.2019