химический каталог




Принципы структурной организации белков

Автор Г.Шульц, Р.Ширмер

ее энергии. Как видно из табл. 3.7, самые малые длины и самые высокие энергии найдены в водородных связях с участием атома кислорода, в частности между фенольными группами (Туг—Туг) и в воде. Несколько большие расстояния и меньшие энергии у водородных связей между атомами азота и кислорода, и значительно меньшие энергии имеют водородные связи между двумя атомами азота, а также между атомами азота и серы. По сравнению с суммой вандерваальсовых радиусов расстояния увеличиваются на 10—25%. Для грубой оценки энергии водородных связей проще всего воспользоваться теплотой сублимации льда, которая составляет 13 ккал/моль. Большая часть этой теплоты приходится на водородные связи, поскольку теплоты сублимации H2S и H2Se (которые образуют значительно более слабые водородные связи) составляют всего 6 ккал/моль. Как показано на рис. 3.2, на молекулу НаО приходятся две водородные связи, так что энергия одной водородной связи должна быть несколько

больше половины разности теплот сублимации, а именно около 4 ккал/моль. Энергия водородных связей между амидной и карбонильной группами, которые часто образуются в основной цепи полипептидов, составляет около 3 ккал/моль (табл. 3.1).

и Водородные связи линейны. Как

iQ ® упоминалось в предыдущем разделе,

водородная связь включает большой положительный (Н-атом) и большой отрицательный (Н-акцептор) парциальные заряды, которые разделены коротким расстоянием. В общем случае эти заряды можно рассматривать как составляющие диполя (табл. 3.3). Ковалентно связанные соседние атомы (Н-донор и сосед Н-акцеп-тора) несут противоположные заряды, например

Б- S+ ,0 — Н.S-- ?+

0 = СС

Таким образом, положительно заряженный Н-атом находится между двумя отрицательно заряженными атомами.

Положительный заряд обеспечивает атому Н, расположенному между двумя отрицательными зарядами, наиболее низкую потенциальную энергию, если все три заряда расположены на одной прямой. Как следствие водородные связи линейны, например в связи N—Н * • • О атомы располагаются на одной прямой. Электростатические расчеты показывают, что

N:

.0

отклонение угла от нуля на 20° понижает энергию связи приблизительно на 10% [58]. В парвальбумине [59] среднее отклонение угла составляет именно 20°. Очевидно, в этой структуре (так же как и в других белковых структурах) устанавливается определенный компромисс между максимальной энергией водородной связи и другими геометрическими ограничениями.

Диполи, составляющие водородную связь, стремятся к линейному расположению. Линейность водородной связи не следует отождествлять с ориентацией составляющих ее диполей, как, например, с линейным расположением пептидного амида и карбонильной группы:

8+ S- ?+

— Н"* О = С<

Как показано в табл. 3.4, диполи имеют минимальную энергию (самая прочная связь), если они ориентированы вдоль прямой*. Однако нарушение этой ориентации приводит к значительно меньшему снижению энергии, чем такое же по величине отклонение от линейности водородной связи [58]. Поэтому нарушение линейной ориентации диполей довольно обычно в белках, где водородные связи подчинены разнообразным геометрическим ограничениям. Для льда также характерно нелинейное расположение диполей (рис. 3.2), а в некоторых случаях, как, например, для связи между амидной и гидроксидной группами, линейная ориентация стери-чески невозможна (табл. 3.7).

3.5 Энтропия

Концепция свободной энергии

Связывающая энергия конкурирует в вакууме с энтропией цепи.

До сих пор мы рассматривали только невалентную связывающую энергию, т. е. вандерваальсовы взаимодействия и водородные связи. Однако образование белков и их стабильность зависят от свободной энергии, а не только от связывающей энергии**. Кроме того, поскольку нативные белки находятся в водном окружении, то при строгом подходе необходимо учитывать свободную энергию всей системы, включающей белковую цепь и растворитель.

* На малых расстояниях, найденных в водородных связях, диполь — дипольные взаимодействия нельзя сводить к взаимодействию двух точечных диполей, как это сделано в табл. 3.4. Однако формула в табл. 3.4 применима к линейно расположенным диполям.

** Как принято в биологической литературе, под термином «свободная энергия» будет подразумеваться свободная энергия Гиббса. Термин «связывающая энергия» используется для обозначения «(связывающей) энтальпии». В большинстве биологических реакций изменениями объема и объемных энергий пренебрегают, поэтому свободная энергия Гиббса эквивалентна свободной энергии Гельмгольца, а (связывающая) энергия эквивалентна (связывающей) энтальпии.

Чтобы выявить взаимосвязь между свободной энергией и связывающей энергией, рассмотрим вначале полипептидную цепь в вакууме. В этом случае разность свободных энергий свернутого

нативного

= а

нат

ДО,

и вытянутого денатурированного состоянии равна — бденат , тогда как разность связывающих энергий

цепь

равна ДЯцепь = Янат — #денат- Константа равновесия К — (число цепей в нативном состоянии)/(число це

страница 16
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151

Скачать книгу "Принципы структурной организации белков" (3.40Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
стул jola
KNSneva.ru - предлагает заказать компьютер - более 10 лет на рынке, Санкт-Петербург, Пушкинская, ул. Рузовская, д.11.
дом кинотеатр в гостиной
Автокресла STM

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.05.2017)