химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

статочно низкой температуре короткая цепь может образовать глобулу без опушки непосредственно из клубка. В работе [178] показано, что переходы между тремя возможными состояниями гомополимерной цепи (клубок, глобула с опушкой, глобула без опушки) являются фазовыми переходами первого рода; там же построена соответствующая фазовая диаграмма.

Ядро глобулы подобно кристаллу, а не жидкости, оно характеризуется нулевой конфигурационной энтропией. Самоорганизация структуры глобулы означает выбор одной наиболее выгодной микроструктуры. Качественное рассмотрение гетеропо-лимерной глобулы (см. [178]) показывает, что среди всех возможных последовательностей мономеров вдоль цепи имеется лишь очень малая доля таких, которые могут образовать третичную структуру, подобную по своей упорядоченности апериодическому кристаллу. Лишь такая структура биологически функциональна.

Найдем условие возникновения упорядоченной третичной структуры глобулы. Цепь может иметь множество различных конформации, отвечающих одной и той же энергии Е (в ее величину входит энергия цепи и энтропия любых деформаций, не меняющих третичную структуру). Оптимальной упорядоченной конформации цепи соответствует Е — Е0. При больших перестройках цепи Е — Е0 равно по порядку величины объемной энергии N& Конформационная энтропия 5, являющаяся функцией от Е, выражается через логарифм числа конформации, отвечающих энергии Е. При небольших Е — Е0 имеем

S(E) = (l/y)(E-E0) = N$/y,

где у определяется энергией боковых взаимодействий, приходящихся на одно звено. Для общей свободной энергии получим

F **N%{\ - Т/у).

Следовательно, при Т ;> у термодинамически выгодна смесь множества конформационных состояний, т. е. третичная структура подобна жидкости. Для возникновения кристаллоподобной структуры необходимо условие Т < у. Но и в этом случае в системе могут происходить локальные нарушения порядка, изменяющие энтропию на k In с, где с — концентрация локальных дефектов. В глобуле дефекты связаны с топологическими изменениями, с изменениями конформации в целом. Характерная энергия дефекта Е может быть существенно различной в зависимости от того, находится ли дефект в глубине глобулы (Е{) или на ее поверхности (^У- Внутри глобулы минимальная концентрация дефектов пропорциональна N~lf а на поверхности — Л^3. Поэтому «объемные» и «поверхностные» топологические нарушения изменяют свободную энергию соответственно на величины Е{ — kT In N и Е2 — 21ъкТ In N. Отсюда следует, что требование устойчивости относительно локальных нарушений имеет вид

N Тем самым, очень длинная цепь не может свернуться в одну глобулу, она должна образовать несколько глобул. Возможно, что именно этим ограничением определяются относительно малые размеры молекул моноглобулярных белков, содержащих обычно около 150 аминокислотных остатков и имеющих молекулярный вес порядка 20 ООО.

Для самоорганизации кристаллоподобной структуры глобулы необходима ее компактность и достаточно большое поверхностное натяжение, что накладывает жесткие ограничения на первичную структуру цепи.

Работы [1, 178J имеют принципиальное значение для физики белка. Статистико-термодинамический анализ, основанный на учете линейной памяти в цепи, объясняет общие свойства белковых глобул. Необходимо дальнейшее развитие этих идей применительно к гетерополимерным цепям. В то же время решение проблемы самоорганизации глобулы требует исследования и кинетических факторов. По-видимому, для надежной самоорганизации в длинной цепи необходимо, чтобы кинетические и термодинамические требования совпадали, т. е. чтобы энергетически оптимальная конформация цепи обладала простейшей топологией и была кинетически достижимой.

§ 4.8. ДЕНАТУРАЦИЯ БЕЛКОВ

Как уже указывалось выше (см. стр. 223), сравнительно мягкие воздействия на белок, не разрывающие пептидных связей, могут привести к утрате биологической функциональности — происходит денатурация белка. Она может быть вызвана нагреванием, механическим воздействием (ультразвук), изменением рН, действием различных химических агентов (например, мочевины). Денатурация состоит в разрушении пространственной структуры белковых молекул при сохранении первичной структуры цепей. Денатурированная молекула белка оказывается в состоянии статистического клубка с ограничениями, налагаемыми дисульфидными связями, или без них. Для глобулярных белков процесс денатурации сводится к переходу глобула — клубок.

Изучение денатурации дает информацию о природе и устойчивости нативной структуры. Интерпретация экспериментальных данных трудна, так как взаимодействия внутри глобулы и на ее поверхности многообразны, а параметры перехода имеют суммарный характер.

Глобула имеет фиксированную компактную структуру, она является апериодическим кристаллом. Переход глобула — клубок отличен от переходов а-спираль — клубок и р-форма — клубок, так как он происходит в трехмерной системе. Кооперативность перехода определяется не только взаимодействиями между соседними звеньями данной цепи, но и взаимод

страница 86
< 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 "Молекулярная биофизика" (4.80Mb)


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

 

 

Реклама
столик изо купить
Рекомендуем фирму Ренесанс - лестница в доме - быстро, качественно, недорого!

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
(29.04.2017)