Конформационные изменения определяющие скорость

Важнейшая особенность белковой цепи, определяющая существование необратимых флуктуаций и, следовательно, возможность спонтанного возникновения высокоорганизованной структуры из хаоса, заключена в специфической конформационной неоднородности природной аминокислотной последовательности. Можно утверждать, что суть рассматриваемого явления состоит в наличии четкой взаимообусловленности между химическим строением, конформационными свойствами и необратимыми флуктуациями. Гетерогенность аминокислотной последовательности ответственна за различие в конформационных возможностях ее отдельных участков, что, в свою очередь порождает термодинамическую неоднородность флуктуаций, дифференциацию их на обратимые равновесные и необратимые неравновесные. Сочетание последних и порядок их следования определяют содержание и направленность механизма быстрой и безошибочной самосборки белковой цепи. Отмеченная связь присуща только эволюционно отобранным аминокислотным последовательностям. В случае же гомогенных, регулярных или даже гетерогенных синтетических полипептидов со случайным порядком аминокислот тот же беспорядочный по своему характеру процесс не имеет развития и не выводит цепь из состояния статистического клубка. Сказанного, однако, недостаточно для объяснения высокой скорости сборки трехмерной структуры белка при его биосинтезе или ренатурации. Чтобы беспорядочно-поисковый механизм мог действительно привести к свертыванию цепи, селекция бифуркационных флуктуаций не должна представлять собой перебор возможных комбинаций всех случайных изменений целой полипептидной цепи, количество которых невероятно велико, и сборка структуры даже такого низкомолекулярного белка, как БПТИ, должна была бы продолжаться не менее 10 ° лет. [c.474]

Рассмотрим конкретный пример, где использовался шумовой анализ. Работу ионного канала могут регулировать различные параметры его проводимость ограничивается либо скоростью, с которой молекула медиатора (в случае постсинаптического канала) диффундирует от рецептора или деградирует, либо реакцией канала на сигнал. В настоящее время принято считать, что конформационные изменения мембранных белков обусловливают изменение проницаемости в мембране нерва. С помощью шумового анализа было показано, что в случае постсинаптического ацетилхолинового рецептора закрывание канала в большей степени, чем удаление и гидролиз ацетилхолина, определяет продолжительность тока через концевую пластинку. [c.127]

Конформационные превращения — основа развития высокоэластических деформаций. Однако деформация в значительной степени зависит также от плотности флуктуационной сетки, которая в свою очередь определяется скоростью деформации. С изменением плотности флуктуационной сетки меняется эффективная длина участков цепей между соседними микроблоками или зацеплениями. При сдвиговом течении вследствие различия скоростей перемещения отдельных слоев жидкости внешнее усилие в виде напряжения сдвига передается через проходные участки макромолекул, в результате чего они начинают ориентироваться. Под действием этих же сил путем последовательного движения звенья цепи выходят из микроблоков, т. е. узлы флуктуационной сетки разрушаются и увеличивается средняя длина проходных участков, которые являются основным источником накопления мгновенной упругой и высокоэластической деформации. Разрушение узлов флуктуационной сетки измеряется числом элементарных переходов звеньев из одного положения в другое, следовательно, этот процесс протекает во времени. Поэтому чем больше плотность флуктуационной сетки в начале развития деформации, тем больше время запаздывания и наоборот при переходе от ориентированного состояния к равновесному время релаксации меняется в зависимости от степени ориентации цепи и способности макромолекул к образованию новых узлов флуктуационной сетки. Поскольку все конформационные переходы макромолекул взаимосвязаны, они зависят от межмолекулярного взаимодействия и гибкости цепи, а следовательно, в значительной степени определяются температурой. С изменением температуры весь релаксационный спектр смещается и деформируется. [c.57]

Густая полимерная сетка, в которой невозможна даже ограниченная смена конформаций продольных цепей, заключенных между соседними узлами, не способна к набуханию и непроницаема. В ограниченно эластичных сетках сохраняется флуктуация плотностей вследствие непрерывных конформационных изменений участков продольных цепей между узлами. Это способствует диффузии молекул растворителя внутрь полимера. Чем интенсивнее смена конформаций, т. е. чем большей гибкостью наделены структурные элементы сетки, тем выше скорость диффузии молекул растворителя в полимерной фазе. По мере того как возрастает количество растворителя в полимере, уменьшается число физических узлов в полимерной сетке, а следовательно, и ее жесткость и плотность упаковки. Продольные цени приобретают большую свободу движений, объем полимера возрастает, а вместе с этим и проницаемость его для малых молекул. При одном и том же числе химических узлов равновесное набухание сетки, а следовательно, и ее проницаемость, определяются типом растворителя, т. е. силой взаимодействия его с полярными группами звеньев полимера. В набухшей сетке полимера молекулы низкомолекулярных вещ еств, растворенных в растворителе, продвигаются по тем микроканалам (или микропорам), которые возникли в ней в данных конкретных условиях взаимодействия полимер—растворитель—растворенное вещество. Малейшие изменения в этой системе приводят к изменению числа физических узлов сетки и степени гибкости ее продольных цепей, что влечет за собой и изменение в размерах микропор. [c.10]

Процесс облегченной диффузии можно объясни гь с помощью механизма пинг-понг (рис. 42.16). Согласно этой модели, белок-переносчик может находиться в двух основных конформациях. В состоянии понг он экспонирован в раствор с высокой концентрацией вещества, и молекулы последнего могут связываться со специфическими участками. В результате конформационных изменений в белке участки связывания вместе с переносимым веществом экспонируются в раствор с низкой его концентрацией (состояние пинг ). Этот процесс полностью обратим, и суммарный поток вещества через мембрану определяется его концентрационным градиентом. Скорость, с которой растворенное вещество поступает в клетку, зависит от следующих факторов 1) трансмембранного концентрационного градиента 2) количества переносчика (ключ к регуляции) 3) быстроты связывания вещества с переносчиком 4) быстроты конформационных изменений нагруженного и ненагруженного переносчика. [c.141]

Итак, мы хотим построить макроскопический двигатель, работающий за счет энергии, выделяющейся в ходе катализируемой в самом двигателе реакции. Ясно., что его размеры, размеры такого ансамбля макромолекул должны быть ограничены условиями диффузии. Синхронность конформационных изменений отдельных макромолекул фермента в ансамбле будет определяться отнюдь не только условиями синхронизации в ходе взаимодействия генераторов. Необходимо, чтобы она не нарушалась вследствие различия в доступе субстрата ко всем макромолекулам фермента в ансамбле. Для конформационных колебаний с частотой порядка 1 кгц время образования фермент-субстратно-го комплекса не должно превышать 10 и даже 10 сек, для колебаний с частотой порядка 10 кгц оно порядка Ю - сек. Следовательно, при учете скорости диффузии размеры двигательного ансамбля макромолекул должны быть порядка 100— 1000 А. По-видимому, можно найти оптимальные соотношения между частотой конформационных колебаний в ходе ферментативных актов и размерами ансамбля макромолекул, обеспечивающего макроскопические перемещения. Более эффективным [c.176]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология