Конформационная движущая сил

Очень интересная идея, возникающая из определенной группы экспериментальных данных [93], заключается в том, что ADP и Р, связываются на соседних участках и в гидрофобном окружении активного центра Fi происходит самопроизвольное элиминирование молекулы воды и образование прочно связанного с белком АТР. Движущей силой процесса может быть очень прочное связывание АТР с одним иа конформеров белка. Перенос электронов может индуцировать конформационные изменения, вызывающие освобождение молекулой Fi синтезированного АТР. [c.414]

Невозможно, конечно, учесть любые изменения степени взаимодействия между цепью и растворителями, например, когда цепь имеет тенденцию выдвигаться в окружающую среду, чтобы стать более сольватированной, или сокращаться для удаления элементов цепи из раствора. Поэтому результаты расчетов соответствуют таким условиям ( 0-точка ), при которых полимерная цепь является невозмущенной и тенденции выдвигаться или сокращаться строго сбалансированы. Условия в 6-точке обычно не отвечают условиям, наиболее способствующим проявлению биологических функций молекулы или ее свойств, представляющих технологический интерес. Следует отметить также, что математические методы для расчета энергий взаимодействия внутри цепи все еще весьма неточны, и поэтому их можно успешно применять для предсказания лишь общих тенденций. Однако в этом направлении достигнут некоторый успех [21]. Наиболее интересным общим свойством углеводных цепей в неупорядоченном состоянии является способность связывать воду и ионы, а также включать другие полимерные цепи в свой домен или исключать из него [1]. Связывание воды объясняется тем, что движущая сила этого процесса, конформационная энтропия, делает предпочтительной конформацию ста- [c.290]

Присоединение субстрата к активному центру фермента инициирует конформационную релаксацию, действующую как движущая сила, которая толкает химическую систему (молекулы субстрата, связанные с активным центром фермента) вдоль координаты реакции. [c.68]

Таким образом, можно прийти к выводу, что при анализе конформационной энергии при помощи указанного разложения полной энергии всегда следует учитывать вклады всех атомов и связей, несмотря на то что конформационные превращения не затрагивают непосредственно все атомы или пары атомов. Соответствующие изменения привязаны к вариациям элементов матрицы плотности [уравнения (III. 3 и III. 4)] под влиянием движущихся групп. Соотношение между изменением геометрии и изменением матрицы плотности довольно сложное, так что трудности при определении энергии оказываются связанными с матрицей плотности. [c.212]

В гл. II было показано, что для осуществления перекрывания -орбиталей элементов второго периода и орбиталей пары электронов карбаниона, конформационные и конфигурационные требования значительно менее существенны, чем электростатические и сольватационные требования. В общем виде возможны два объяснения асимметрии этих карбанионов, исходя из электростатики [23]. Согласно первому, предполагают, что карбанионы имеют пирамидальное строение, и наличие у соседнего атома двух отрицательно заряженных атомов кислорода создает электростатический барьер для инверсии, достаточно значительный, чтобы уменьшить скорость рацемизации карбаниона, вследствие чего процесс присоединения протона становится более быстрым процессом. Наличие же одного или трех отрицательно заряженных атомов кислорода у функциональной группы в первую очередь создает меньшую электростатическую движущую силу для образования пирамидальной конфигурации карбаниона, а так- [c.123]

В этом механизме движущей силой такого конформационного изменения является энергия связывания молекулы активатора. Необходимо, чтобы активатор связывался только с комплексом ЕЗ по принудительному, упорядоченному механизму. В данном случае не наблюдается противоречия с принципом микроскопической обратимости, однако эффективный катализ реакции в обратном направлении по механизму осцилляций требовал бы другого активатора, который должен индуцировать другое конформационное изменение. [c.249]

Предположения некоторых исследователей [3, 7] о том, что энергия, освобождающаяся в процессе переноса электронов, используется первоначально для переведения внутренней мембраны митохондрий в новое, богатое энергией состояние (конформационные изменения) и что такое состояние мембраны является движущей силой окислительного фосфорилирования АДФ до АТФ, вызвали к жизни гипотезу так называемого механохимического или конформационного сопряжения (см. стр. 409). [c.425]

Р, С жТ — промотор, кодирующая область и терминатор г-го гена, соответственно Й1, Й2 и йз — регуляторные области (г + 1)-го гена 8 — конформационное возмущение, движущееся вдоль ДНК [c.349]

Нелинейные конформационные волны, движущиеся вдоль ДНК, могут также играть роль в координации работы нескольких генов. [c.349]

Именно наличие выделенных механических степеней свободы позволяет рассматривать смещения, происходящие в разных областях макромолекулы, как изменения, совершающиеся в один акт. Энергия, сосредоточенная на этих медленно релаксирующих степенях свободы, не диссипирует быстро в теплоту за счет размена по другим обычным степеням свободы, что используется фактически для обеспечения направленного характера релаксационных процессов в ферментативном катализе. С такой нетрадиционной точки зрения, теряет непосредственный смысл использование понятий энергии и энтропии активации, как это делают в теории активированного комплекса. Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры определяется не числом активных молекул с энергией, достаточной для преодоления барьера, а влиянием температуры на конформацию макромолекулы и, следовательно, на путь и скорость ее последующей релаксации (см. 2, гл. УП). Все молекулы субстрата, образовавшие правильный комплекс с ферментом, претерпевают химическое превращение в результате самопроизвольной релаксации фермента к новому конформационному состоянию. Конечно, с термодинамической точки зрения, общей движущей силой процесса является разность химических потенциалов субстрата и продукта. Однако она определяет лишь число встреч молекул фермента и суб- [c.426]

Пока еще не ясна природа и расположение заряженных молекулярных групп, ответственных за непосредственное вращение молекулярного мотора Н -АТРазы. В целом кооперативная перестройка структуры Н -АТРазы связана с направленным характером электронно-конформационных взаимодействий. Движущая сила — компоненты А[аН — изменяет электронное состояние в локальной области активного центра. В результате развиваются конформационно-релаксационные процессы, происходит изменение четвертичной структуры (вращение Fi-комплекса), что необходимо как для связывания субстрата, так и для отщепления продуктов реакции, образовавшихся в активном центре. [c.224]

Путем обработки экспериментальных кривых / (Г) были найдены значения энергии активации вязкого течения, микровязкости при комнатной температуре и их зависимости от степени гидратации хроматофоров. Значение s 8 кДж/моль для гидрофобных областей мембраны близко к энергии активации заторможенного вращения вокруг С-С-связи. Это означает, что флуктуации плотности в гидрофобной среде, делающие возможным смещения метки, определяются конформационными движениями липидной цепи. Значение s 25 кДж/моль для поверхностных участков мембраны близко к энергии водородных связей и энергии активации вязкости воды. Абсолютные значения микровязкости в случае размеров движущегося участка в 0,5 нм составляют примерно 60 и 40 Па с для гидрофобных и полярных областей, и возрастают в несколько раз при обезвоживании препаратов. Большие абсолютные значения микровязкости (г] 10 Па с) по сравнению с обычно измеряемыми величинами вязкости липидов (0,1-1,0 Па с) свидетельствуют о специфическом микроокружении в окрестности введенной метки (см. 4, гл. XV). [c.376]

Макромолекула - основная структурная единица живого - включает большое количество атомов и атомных групп. Их тепловое движение, повороты и вращения вокруг единичных связей обусловливают большое число внутримолекулярных степеней свободы, что придает макромолекуле статистические свойства. Одновременно в той же макромолекуле между атомами существуют химические связи, ближние и дальние взаимодействия которых придают вполне определенный детерминистский характер ее конформационным перестройкам. Таким образом, биологическая макромолекула обладает своеобразными свойствами, в основе которых лежит тесное взаимодействие статистических и детерминистских (механических) степеней свободы. В простых химических процессах в растворах продукт реакции появляется вследствие активных соударений молекул реагентов. В отличие от этого результат функционирования макромолекулы в биохимических процессах достигается прежде всего вследствие взаимодействия частей единого активного макромолекулярного комплекса. В химии растворов рост температуры вызывает увеличение доли активных кинетических соударений молекул, а в макромолекулярных комплексах этот же фактор может повлиять на их структурную организацию и тем самым на механизм и эффективность внутримолекулярных взаимодействий. Для таких систем, строго говоря, неприменимо понятие химического потенциала как движущей силы процесса, зависящей от исходного числа реагентов. В случае макромолекулярных комплексов реакция определяется не их числом как таковым, а внутримолекулярными взаимодействиями в каждом из них. Это хорошо видно на примере ферментативного катализа. [c.87]

Численное моделирование динамики белка - сравнительно новое направление в молекулярной биофизике. В предыдущих лекциях было показано, что конформационная энергия белка определяется атом-атомными взаимодействиями и описывается специальными потенциальными функциями. В результате можно получить энергетические карты, на которых видны усредненные координаты атомов, соответствующие условиям минимума общего конформационного потенциала. Подобную картину дает и метод рентгеноструктурного анализа, с помощью которого определяют среднестатистические положения атомов в белковой структуре. Однако такими способами невозможно проследить за движениями и флуктуациями положения отдельных атомов, которые лежат в основе конформационных флуктуаций и переходов в белках. В методе численного моделирования динамики белка для отдельных атомов непосредственно решаются классические уравнения движения, в которых движущие силы определены из известных потенциальных функций атом-атомных взаимодействий. Исходные координаты тяжелых атомов (не водородных) задаются по рентгеноструктурным данным, причем в на- [c.114]

Эквивалентным эффектом является перемещение самих макромолекул, которое в силу синхронизации и синфазности конформационных циклов отдельных макромолекул должно значительно превышать перемещение последних. Так, перемещение лодки-восьмерки с синхронно работающими гребцами, значительно превосходит перемещение отдельных лодок-одиночек, движущихся в разных направлениях и мешающих друг другу. Такой эффект— ускорение диффузии и перемещение в пространстве каталитических ансамблей — имеет огромное принципиальное значение и создает новое направление кинетического совершенствования в процессе эволюции. [c.75]

Известно, что вода интенсивно поглощает СВЧ-энергию [57]. Общепринятым механизмом поглощения жидкостью СВЧ-энергии считается возбуждение квантами излучения конформационных и вращательных степеней свободы молекул жидкости. При этом полагается, что в силу кластерной структуры воды ее высокая поглощающая способность может быть обусловлена вязким трением движущихся под действием поля ассоциатов, что подтверждается возникновением в воде при облучении СВЧ-полем вихрей механического движения воды, и механохимическим разрывом связей молекул [55,56]. Можно предположить,что наличие подобных вихрей означает не только ассоциированный характер воды, но и особую электрическую и магнитную природу ассоциатов жидкости. [c.23]

Таким образом, полученные данные показывают, что движущей силой процесса комплексообразования иода с амилозой является изменение энтропии. Вместе с тем, реакция с такой стехиометрией, как представленная на схеме (1) должна протекать с отрицательными изменениями энтропии. Этому должно способствовать уменьшение числа частиц, а также конформационные превращения амилозы в результате комплексообразования. Кроме этого, схема (1) не учитывает гидратационных процессов в системе. С учетом гидратации реагентов реакцию (1) можно представить в виде [c.117]

Экспериментальные определения и расчеты стандартных термодинамических функций мицеллообразования по полученным соотношениям позволяют оценить энергетику взаимодействия ПАВ с растворителем (растворения) и непосредственно мицеллообразования. Вклад стадий растворения является превалирующим, вследствие чего суммарная движущая сила процесса определяется в осиовиом ростом энтропии. Например, для бромида -додецилт1)иметиламмония в воде ДС° = — 17,8 кДж/моль, = —1,38 кДж/моль, —7Д5 = —16,5 кДж/моль для м-но-децилсульфата натрия соответственно —21,1 кДж/моль, +0,38 кДж/моль и —21,5 кДж/моль. В то же время стадия непосредственно мицеллообразования сопровождается ростом упорядочения, т. е. уменьшением энтропии системы. Однако нельзя не учитывать некоторого роста конформационной энтропии с увеличением размеров ассоциатов (образование мицелл), подобно тому, как это наблюдается для макромолекул в растворах полимеров. Можно заключить, что экспериментально определяемые значения стандартных термодинамических функций отвечают не столько мпцеллообразованию (из истинного раствора), сколько самопроизвольному диспергированию ПАВ. [c.296]

Г. в. между неполярными атомными группами (углеводородными, гало гену глеродными и т.п.), входящими в состав большинства орг. молекул, определяет особые св-ва их водных р-ров, в т. ч. способность к мицеллообразованию и солюбилизацию (резкое повышение р-римости неполярных в-в типа масел в мицеллярных р-рах). Взаимод. между неполярными группами, входящими в состав полимерных молекул, оказывает решающее влияние иа их конформационное состояние в воде. В частности, устойчивость нативной конформации белковых молекул обусловлена определенной последовательностью расположения гидрофобных аминокислотных остатков в полипептидной цепочке. Г. в. обеспечивает специфич. взаимод. ферментов с субстратами, самосборку и разл. аспекты функционирования биомембран и др. надмолекулярных структур. Г. в.-движущая сила адсорбции ПАВ из водных р-ров на границе с воздухом и неполярными жидкими и твердыми фазами ( маслами , гидрофобными минералами типа угля, серы, полимерами типа полиэтилена, полистирола, фторопластов и др.). С Г. в. связана неустойчивость водиых пленок между неполярными фазами, коагуляция и структуро-образование в водных дисперсиях гидрофобных частиц (суспензиях, латексах, флотационных пульпах и др.). [c.568]

Превращение соединения 12.6 в 12.7 в результате внутримолекулярной миграции ацильной группы ускоряется (в шесть раз) под действием циклогексаамилозы, причем движущей силой ускорения является конформационный эффект [схема [c.329]

Отличие макромолекул от малых молекул определяется прежде всего большим числом однотипных звеньев, связанных в линейную цепь. Как правило, макромолекулы содержат единичные о-связи С—С, С—N, С—О и др. Вокруг этих связей возможны повороты атомных групп. В результате поворотов вокруг единичных связей возникают различные конформации цепи. Макромолекула обладает конформационной лабильностью, той или иной степенью гибкости. Роль независимо движущихся элементов играют участки цепи, совершающие независимые повороты. Как мы увидим, конформациопные свойства биологических молекул очень важны. [c.61]

Ясно, что движущая сила этих перегруппировок дибромидов имеет конформационное происхождение. Иначе говоря, сжатия, имеющиеся в диаксиальном соединении, при превращении в диэкваториальный изомер становятся меньще, даже несмотря на то, что при этом возрастают электрические взаимодействия диполей С—Вг. Нам с самого Начала казалось, что диаксиальноеди-экваториальные перегруппировки дигалогенидов могли бы быть просто прототипом целого семейства перегруппировок типа XVIXVII. Нам удалось показать, что это действительно так [13]. [c.163]

В случае если конформационно лабилен фермент, а субстрат обладает относительно жесткой структурой, схема реакции та же, что и для теории индуцированного соответствия [схема (3)]. Наиболее стабильное состояние фермента не имеет оптимального соответствия субстрату, но зато по комплементарным свойствам ближе к переходному состоянию. Чтобы возможнобыло образование комплекса с субстратом, фермент должен претерпеть энергетически неблагоприятную деформацию. Тенденция фермента возвратиться в свое начальное низкоэнергетическое состояние будет обеспечивать, движущую силу перевода субстрата в структуру, близкую к структуре переходного состояния. На рис. 5 приведена схема такого процесса. В данном случае тенденция искаженного фермента Е возвратиться в недеформиро-ванное состояние Е облегчает реакцию, растягивая связи субстрата. Так же как в случае индуцированного соответствия, наблюдаемая энергия связы- [c.232]

В гл. VIII, IX было показано, что конформационная энергия белка определяется совокупными атом-атомными взаимодействиями и может быть аппроксимирована потенциальными функциями типа (IX. 1.1). Получающиеся в результате учета этих взаимодействий энергетические карты дают усредненные координаты атомов в соответствии с условием минимума общего конформационного потенциала (см. рис. IX. 10). Таким путем, однако, невозможно непосредственно проследить за движениями и флуктуациями положения отдельных атомов. Другой подход основан на решении классических уравнений движения для отдельных атомов, в которых движущие силы определены из известных потенциальных функций атом-атомных взаимодействий. [c.308]

В обоих случаях движущей силой являются изменение состояния конформационно-лабильных полипептидов олигомерного комплекса и перестройка межбелковых взаимодействий. Поэтому ясно, что эти АТФазы представляют собой системы, чувствительные к фазовому состоянию липидов и к гидрофобным модификаторам. [c.117]