химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

арьер (рис. 6.11). Расширение параболы под действием добавочной силы давления означает уменьшение коэффициента упругости для осциллятора. Точка пересечения со второй параболой, отвечающей конечному состоянию ФСК, перемещается и ее ордината, представляющая собой энергию активации, понижается. Можно показать, что для значительного

43*

195

трансформируется в работу перемещения атомных ядер, т. е. в конформациошгую энергию. Это влечет за собой ускорение реакции.

Ламри и Билтонен предположили, что профиль конформаци-онной свободной энергии вдоль реакционной координаты дополТаблица 6.2. Характерные амплитуды и времена тепловых флуктуации элементов структуры белка при Т = 300 К

Процесс Амплитуда, нм Время, с

Валентные колебания 0,001—0,01 10-12

Микроконформационные движения

боковых групп 0,03—0,1

Изгибные движения а-спиралей и

р-лент 0,2—0,7 ю-'—ю-»

нителен к профилю химической (электронной) свободной энергии (рис. 6.12). В результате в суммарном профиле активацион-ные барьеры снижены.

Теоретические подходы к ЭКВ развиты Догонадзе с сотрудниками и Шайтаном. Движения атомных ядер в белках характеризуются амплитудами и временами, представленными в табл. 6.2.

Концепция ЭКВ исходит из того, что изменение зарядового или электронного состояния системы приводит к изменению конформаций, что в свою очередь индуцирует изменение электронного состояния. Амплитуды конформационных движений относительно велики. Для их описания не пригодна модель гармонических колебаний, применяемая в теории злектронно-колеба-тельных взаимодействий. Соответственно надо иметь дело с уравнением Ланжевена для осциллятора в системе с трением:

тх + Ьх -f- m&lx = F (t)f (6.46)

где m — эффективная масса сегмента, Ь — коэффициент трения, ©о — круговая частота осциллятора, F(t) — случайная сила, действующая на осциллятор со стороны окружающих частиц; F(t) обусловлена тепловыми флуктуациями среды. Частоты этих конформационных движений значительно меньше упомянутых на с. 164.

^ё*- + 4гРМ2?-Ъ (6-47)

По-видимому, есть основания считать, что конформационное движение представляет собой ограниченную непрерывную диффузию в протяженной потенциальной яме малой глубины. Такое движение описывается уравнением Фоккера — Планка dP(x,t) _ д

dt ^ [ дх ' кТ ~ v~' дх

Здесь Р(х, t) — плотность вероятности найти систему в момент времени t в конформаций со значением координаты х, D(x) — коэффициент конформационной диффузии, D(x) = кТ/Ъ (я), Ь(х) —коэффициент трения, U(х) —конформационный потенциал. Температурная зависимость движения определяется зависимостью D (х) от энергии активации г(х)

В(х) = В,е~е{х)/кТ. (6.48)

Сравнительно крупные конформационные движения в белковой глобуле возможны вследствие наличия или возникновения в ней свободных, «пустых» участков — «дырок». «Дырки» возникают в свободном объеме глобулы или проникают в глобулу из растворителя.

Таким образом, с точки зрения динамики белковая глобула есть сложная структурированная система, обладающая целым набором конформационных движений с различными временами. Задача физики состоит в построении теории диффузии в сильно структурированной среде. Такая теория необходима для понимания'как проникновения субстрата к активному центру фермента, так и прохождения ионов через каналы биологических мембран (см. гл. 10, 11).

Перемещение любого лиганда, начиная с электрона, в макромолекуле вызывает изменение электронной плотности и, вслед за ним, конформационного состояния системы. Конформацион-ную перестройку можно трактовать как возбуждение сильно затухающих длинноволновых фононов. Система «электронная плотность лигапда плюс конформационная деформация» подобна по-лярону в физике твердого тела. Такая система названа кон-формоном (Волькенштейн). Конформон отличается от полярона сильной нелинейностью. Конформон не может перемещаться без диссипации энергии на большие расстояния. Быстрая диссипация определяется неоднородностью, апериодичностью глобулы. Для реализации ферментативного процесса достаточно конфор-мационной перестройки в пределах нескольких связей.

Движение к активному центру есть движение конформона. Оно происходит путем конформационного раскрытия некоторой щели в глобуле, характеризуемой определенной микровязкостью. Структурное соответствие фермент — субстрат имеет динамический характер; количественной мерой соответствия может служить критическая энергия деформации щели, соответствующей размеру и форме молекулы субстрата. При значении модуля Юнга с ~ 1010 эрг/см3 и длине краев щели 1 нм средняя амплитуда тепловых флуктуации ширины щели составит ~0,07 нм. Согласно этим оценкам скорость проникновения субстрата и образование ФСК составит 105—108 с-1. Это не обязательно лимитирующая стадия ферментативного катализа.

Движение конформона описывается уравнением (6.47) (Шайтан и Рубин).

Дальнейшее рассмотрение ЭКВ и неразрывно связанной с ЭКВ концепции релаксационных конформационных переходов ;(Блюменфельд) проведено в § 13.4 в связи с пе

страница 75
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Биофизика" (6.44Mb)


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

 

 

Реклама
Кликни на объявление, получи скидку в КНС по промокоду "Галактика" - проектор для домашнего кинотеатра цены - корпоративные поставки по всей России.
schott swiesel
зажим на верстаке
фильтр для канального кондиционера

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
(29.03.2017)