Сборка макромолекул

Аутогенный контроль И сборка макромолекул [c.203]

Мы уже видели, что изучение вирусов оказало глубокое воздействие на развитие молекулярной биологии. В качестве примера можно привести открытие информационной РНК. Неослабевающий интерес исследователей к вирусам объясняется несколькими причинами. Во-первых, размножение вируса -модель развития клетки, так как оно сопровождается последовательным выражением генов и сборкой макромолекул в весьма упорядоченные структуры. Относительно небольшое число вирусных генов, высокая скорость репликации и легкость генетического анализа также делают вирусы [c.167]

Естественно, что процесс структурообразования в организме издавна привлекал внимание ученых. Достижением молекулярной биологии является открытие редупликации — процесса воспроизведения структурами самих себя, в котором исходная макромолекула является шаблоном — матрицей для сборки новой, точно такой же макромолекулы из структурных единиц, поступающих из окружающей среды. Хотя кристаллизация, в сущности, также является процессом сборки структурных единиц на поверхности готового кристалла (которая также служит шаблоном), нельзя не отметить разницы между редупликацией и кристаллизацией. Первая не может идти самопроизвольно и требует притока энергии извне, вторая — самопроизвольный процесс, протекающий с выделением энергии редупликация — это сборка разнообразных структурных единиц и закрепление их в самых разнообразных положениях, чаще всего с переводом на высокий энергетический уровень кристаллизация — попадание структурных единиц в единственно возможное положение, отвечающее наиболее низкому энергетическому уровню. [c.8]

Зная все зто, мы постараемся при синтезе материалов, от которых требуется некоторая прочность, создать такие структуры, которые обеспечивают наиболее равномерную нагрузку на все связи. Мы позаботимся получить эти материалы по возможности с более гладкой в молекулярном масштабе и максимально уплотненной поверхностью. Для веществ, обладающих трехмерным остовом, мы найдем молекулы или макромолекулы, входящие в полости этого остова для уплотнения веществ, имеющих одно- или двухмерный остов, мы также используем плотную упаковку, особенно путем привлечения молекул примеси, имея при этом в виду арсенал соединений включения, в котором можно найти всевозможные образцы для конструирования и химической сборки новых материалов. Таким образом, химическая сборка материала может включать в себя как акты хемосорбции, так и акты межмолекулярного взаимодействия. [c.244]

Многие биологические макромолекулы типа белков или нуклеиновых кислот состоят из такого огромного количества атомов, что сборка их модели из отдельных шариков и трудоемка, и дорога. В таких случаях прибегают к макетам из картона (металла или пластмассы). Например, для изображения планарной пептидной единицы можно сделать макет (рис. П-1), исходя из размеров, приведенных на рис. 2-3 (т. 1, стр. 88). Довольно сложно рассчитать угол, под которым следует делать сгибы для воспроизведения углов Фиф (см. рис. 2-4 и табл. 2-3). (Гораздо легче решить эту задачу непосредственно путем геометрического конструирования, используя кусочки картона.) Таким способом можно создать очень красивые спиральные структуры (некоторые примеры приводит Карлсон [1]). При необходимости к а-углерод-ным атомам можно приклеить пенопластовые боковые цепи. При этом можно расположить спиральную модель на поверхности картонного цилиндра и украсить пенопластовыми боковыми цепочками. [c.376]

Итак, завершено рассмотрение опытных данных Крейтона о механизме сборки трипсинового ингибитора. Оно основывалось на неравновесной термодинамической модели, физической теории структурной самоорганизации и конкретных результатах априорного расчета конформационных возможностей полипептидной цепи и геометрии нативной трехмерной структуры белка. Общим итогом анализа является адекватное естественному процессу ренатурации представление всего пути свертывания белка -от состояния статистического клубка до строго детерминированной нативной конформации макромолекулы. К принципиальным результатам рассмотрения следует, по-видимому, отнести выявление причин и количественное теоретическое обоснование возможности спонтанной, быстрой и безошибочной сборки флуктуирующей беспорядочным образом белковой цепи. [c.482]

Обнаруженные в мембранах белки обычно являются ферментами [1]. За исключением ферментов, участвующих в процессах переноса, локализация ферментов в мембране способствует их каталитической функции так, на ферменты, катализирующие окислительные процессы или сборку определенных макромолекул, оказывает благотворное влияние неполярное окружение, существующее [c.107]

Второй важнейший вид биополимеров — нуклеиновые кислоты — макромолекулы, ответственные за биосинтез белков, за сборку их первичных структур. [c.36]

Общая картина процесса согласуется с представлением о том, что ряды или слои макромолекул могут прикрепляться друг к другу при помощи валентностей, образуя гибкие структуры, подобные огромной химической молекуле смешанного типа. Индивидуальные секции полипептидов, полинуклеотидов и полисахаридов образуются, по-видимому, в отдельных реакциях поликонденсации, продукты которых затем соединяются. В процессе клеточного деления эти гигантские структуры перегруппировываются, и, по-видимому, мо/кно думать о больших макрорадикалах, двигающихся в разных направлениях и соединяющихся в иных комбинациях. Они двигаются как заранее изготовленные блоки здания в процессе сборки. [c.530]

Можно сказать, что цепь макромолекулы в этом случае образуется поблочно, как бы рывками . Для такого процесса не подходит термин рост для него можно предложить термины составление , сборка цепей. [c.12]

Образование макромоле- Реакции составления (сборки) Реакции роста макромо-кулы макромолекулы лекулы [c.16]

Для резиновых смесей па основе синтетического полиизопрена характерна пониженная когезионная прочность, что затрудняет сборку многослойных резиновых изделий и препятствует полной замене натурального полиизопрена на синтетический. Это объясняют пониженной скоростью кристаллизации синтетического полиизопрена, а также отсутствием в макромолекулах последнего полярных функциональных групп, имеющихся в молекулах натурального каучука. [c.108]

Если учесть, что для сборки самих молекул фермента необходимо обеспечить определенное пространственное расположение его элементов F, F, ..., M ), то станет еще более ясной необходимость образования макромолекул с определенной структурой. [c.289]

Как идет синтез белковой макромолекулы, происходит лв он путем роста цепи из конца в конец или же путем одновременной сборки многих заготовок Сколько времени длится синтез одной макромолекулы белка Сколько молекул синтезируется одновременно на одной рибосоме [c.453]

Рис. 3-46. Три возможных способа, с помощью которых большие белковые ансамбли могут поддерживать фиксированную длину А. Объединение вдоль вытянутого каркаса из белка или другой макромолекулы, который служит в качестве измерительного устройства Б. Добавление к полимерной структуре дополнительных субъединиц сверх определенной длины требует слишком много энергии и объединение субъединиц прекращается. В. Сборка по тип) нониуса. Два набора стержневидных молекул отличаются по длине от собранного комплекса и его рост

Иной подход к построению дендримеров, который свободен от ограничений, присущих рассмотренным вьпие синтезам, предполагает сборку макромолекулы от центра к периферии. Альтернатива этому стратегическому принципу — сборка в направлении от периферии к центру [171]. Затруднения, характерные для синтезов по принципу от центра к периферии , связа- [c.413]

Так называемая четвертичная структура фибриллярных белков мало изучена, но если иметь в виду, что эти белхи представляют собой резко асимметричные образования жесткого типа (например, трехтяжные спирали коллагена), то можно полагать, что на различных стадиях синтеза и укладки этих белков важную роль в организации структуры должны играть именно те факторы, которые ответственны за самоупорядочение в растворах жесткоцепных полимеров. Конечно, образование дисульфидных связей, которые накладываются на упорядоченную структуру, значительно осложняет расшифровку стадий процесса, приводящих к конечному строению фибриллярных белков. Но это не является ограничением применимости основных принципов образования жидкокристаллических систем к случаю природной организации белковых тел. Интересные фактические данные о структуре фибриллярных белков, которые могут быть использованы при анализе рассматриваемой проблемы, приводятся в монографии Михайлова [3]. Общие представления о механизме сборки макромолекул были изложены Френкелем [4]. [c.222]

Другая система, в которой наблюдается аутогенная регуляция, обнаружена в эукариотических клетках. Тубу-лин представляет собой мономер, из которого синтезируются микротрубочки - главная система микрофиламен-тов во всех эукариотических клетках. Образование мРНК тубулина контролируется пулом свободного тубулина. При достижении определенной концентрации в пуле дальнейшее образование тубулиновой мРНК прекращается. Снова используется тот же принцип тубулин, удаленный из пула в процессе сборки макромолекул, не играет роли в регуляции, хотя размеры пула свободных предшественников определяют, будет ли продолжаться его синтез. [c.204]

В 1970-е годы большое внимание уделяется концепции а-спирального механизма самоорганизации белковой глобулы, первоначалыю предложенной Шерагой и соавт, в 1971 г. [75], Создание третичной структуры, согласно этой концепции, начинается с образования в развернутой белковой цепи преимущественно а-спиралей, которые служат инициаторами дальнейшей сборки макромолекулы. Спирализа-ция осуществляется за счет локальных взаимодействий. В процессе свертывания цепи взаимодействия спиралей, т.е. дальние взаимодействия, могут привести как к их дополнительной стабилизации, так и дестабилизации и разрушению. [c.261]

Широко известно, что липиды и белки in vitro в соответствующих условиях могут образовывать мембраны, очень сходные в структурном отношении с естественными. Важная роль конфигурации затравки, наличие которой необходимо для сборки макромолекул при образовании клеточных структур, подчеркнута Зоннеборном [1646]. Однако необходимость таких затравочных конфигураций для плазматических мембран не установлена. Исследования, проведенные недавно на My oplasma spp., показали, что если после разрушения и солюбилизации липидного и белкового компонентов плазматической [c.499]

Достойное место в исследованиях химии и технологии изобутилена и его полимеров заняли молекулярная инженерия как совокупность приемов регулирования архитектуры макромолекул (природа концевых групп, химический состав макромолекул, длина и ММР цепей и т.д.) и химическая сборка как направленное конструирование на этой основе более сложных макромолекулярных структур (регулируемые сетки, блок- и привитые сополимеры, звездообразные макромолекулы, телехе- [c.3]

Одно из главных положений теории пространственной организации белков состоит в предположении о наличии в нативных конформациях макромолекул согласованности ближних, средних и дальних взаимодействий (см. часть II). На этом утверждении строится поэтапный подход к априорному предсказанию трехмерных структур природных полипептидов, поскольку только при гармонии в белковой глобуле всех внутриостаточных и межостаточных невалентных взаимодействий атомов становится возможным и оправданным разделение конформационной проблемы белка на ряд связанных между собой менее громоздких проблем и их последовательное решение. Это же положение отражает суть термодинамической бифуркационной теории свертывания белковой цепи, объясняющей возможность, направленность и предел протекания по беспорядочно-поисковому механизму спонтанного, нелинейного неравновесного процесса сборки высокоорганизованной пространственной структуры из флуктуирующей полипептидной цепи. [c.413]

Основным элементом структуры кристаллического полимера является кристаллит. В результате своеобразной сборки кристаллитов могут быть получены более сложные надмолекулярные образования. Долгое время считалось, что кристаллиты в полимерах образованы выпрямленными полимерными цепями. В настоящее время считается, что такая морфология цепей в кристаллитах наиболее типична для лсесткоцепных полимеров. Гибкоцепные полимеры при кристаллизации, по-видимому, чаще всего образуют складчатые кристаллы. На рис. 19 показана схема возникновения такого кристалла, образованного складчатыми конформациями макромолекул в кристаллической пластинке — ламели. Понятие о кристаллических ламелях, толщина которых определяется длиной складки полимерной цепи, является одним из важных в современной физике полимеров. Представление о складывании полимерных цепей позволяет объяснить ряд особенностей поведения полимеров. Монокри- [c.54]

Клеточный метаболизм основан на принципе максимальной экономии. Общая скорость катаболизма, обеспечивающего клетку энергией, определяется не просто наличием или концентрацией клеточного топлива она обусловлена потребностью клетки в энергии в форме АТР и NADPH. Клетка потребляет в каждый данный момент как раз такое количество питательных веществ, какое позволяет ей удовлетворять свои энергетические нужды. Точно так же обусловлена потребностями данного момента скорость синтеза строительных блоков и макромолекул клетки. В растущих клетках, например, все 20 видов аминокислот синтезируются как раз с такой скоростью и в таких соотношениях, какие необходимы для того, чтобы обеспечить сборку новых белков, требующихся в данный момент. Таким образом, ни одна из 20 аминокислот не вырабатывается в избытке и не остается без использования. У многих животных и растений в организме откладываются запасные питательные вещества, способные служить источником энергии и углерода. Такими запасными питательными веществами являются, в частности, жиры и углеводы. [c.388]

Привитые сополимеры можно получить, распределяя вдоль главной цепи полимера отдельные реакционноспособные группы (например, —ОН, —. Н., или —СООН), которые вступают далее в реакции конденсации или полимеризации с полимером, образующим боковые цепи. Можно также в результате самоокисления полимера получить макромолекулы, содержащие группы —ООН, что облегчает присоединение (при последующей полимеризации) молекул ви-иильного соединения. Имеется также возможность построить блоксополимеры по принципу, который можно назвать сборкой из готовых деталей . В США в настоящее время этот способ разрабатывается особенно интенсивно, и вполне возможно, что он приобретет в будущем большое промышленное значение. Первые блокполи.меры, или блоксополимеры (вулколланы), были получены и систематически изучены О. Байером и его сотрудниками в Леверкузене. Метод пх получения основан на предварительном приготовлении сравнительно низкомолекулярных однородных полимеров (первичных блоков), например конденсацией эфиров дикарбоновых кислот с гликолями, и последующем сочетании этих блоков с бифункциональными молекулами, например с небольшим количеством диизоцианата. Таким путем достигается десятикратное увеличение молекулярного веса. [c.442]

Процесс полимеризации подобных мономеров в изотропных средах можно рассматривать как переход из состояния разупорядоченных молекул мономера в жидкокристаллические клубки за счет сборки в полимерные цепи. Способность макромолекул, существующих в жидком кристалле, сохранять внутримакромолекулярные структуры мезоморфного типа и в разбавленных растворах является характерным отличием их от низкомолекулярных жидких кристаллов. [c.121]

В свете этих данных стали понятны ранние наблюдения Г. Шрамма, показавшего, что обработка слабой щелочью, снимающей положительные заряды основных аминокислот, приводит к расщеплению частиц ВТМ иа составляющие белковые субъединицы и потере инфекционности. Дальнейшее исследование этого явления привело X. Френкель-Конрата и Р. Вильямса к открытию, что при восстановлении нейтрального значения pH в растворе, содержащем смесь белковых субъединиц и очищенную РНК ВТМ, не только восстанавливается исходная структура вирусных частиц, но и вновь появляется способность заражать растения табака (фиг. 229). Этот эксперимент, так же как и кристаллизация ВТМ за 20 лет до этого, наделал много шума, т. к. он был воспринят как удачная сборка живой молекулы из неживых составных частей in vitro. Менее сенсационный аспект этого открытия заключался в следующем. Было получено веское доказательство важнейшего положения молекулярной генетики,— что вторичная, третичная и четвертичная структуры белка определяются первичной структурой полипептидной цепи и что образование сложных макромолекул ярных объединений происходит путем самопроизвольной сбор- [c.464]

Кинетические аспекты. Трудно представить, что белки могут принимать нативную физиологически активную конформацию, сворачиваясь случайным образом по принципу "проб и ошибок". Даже в условиях in vitro самопроизвольная сборка трехмерной структуры белка, не содержащего дисульфидных мостиков, происходит настолько быстро, что дает основание допустить во много раз большую скорость этого же процесса в условиях in vivo по сравнению со скоростью рибосомального матричного синтеза аминокислотной последовательности. Создание за считанные секунды из развернутой полипептидной цепи трехмерной структуры макромолекулы возможно только при высокой степени кооперативности процесса. Естественно было ожидать, что кинетика этого процесса будет соответствовать такому механизму ренатурации белка, при котором происходящие на каждом участке последовательности события увеличивают вероятность и, следовательно, скорость последующей укладки всех отдельных участков цепи в направлении правильной нативной конформации. Данному условию удовлетворяет самый простой механизм самоорганизации белков, включающий единственный переход между двумя состояниями (N D). Согласно теории этого процесса, которая только что была рассмотрена, никакие другие состояния белковой цепи, кроме N и D, не присутствуют в экспериментально обнаруживаемых количествах в течение всего времени прямой (N -> D) и обратной (N D) реакций. Если развертывание и свертывание белковой цепи действительно следуют двухстадийному процессу, то изучение кинетики и выяснение деталей конкретного механизма денатурации и ренатурации сталкивается с особенно серьезными трудностями. Они вызваны большими скоростями реакции и малыми концентрациями промежуточных состояний, а это требует быстрореагирующей и высокочувствительной экспериментальной техники. Наиболее часто используются спектральные методы (ЯМР, КД, УФ), ферментативный гидролиз, иммунологические методы. Для быстрой остановки процесса применяются методы стоп-флоу. [c.352]

Ясно, что прорастапие зооспоры связано с очень сложными морфологическими изменениями — распадом старых органелл клетки и сборкой новых, совершенно меняюш их форму и функцию клетки. Почти все преобразования такого рода сопровождаются коренными изменениями синтеза макромолекул, в особенности РНК и белка. Одпако зооспора у Blasto ladiella может нормально прорастать при полном отсутствии синтеза РПК и белка, и это, по-видимому, связано с перераспределением предсуществующих ве-ш еств. Таким образом, нельзя все события развития объяснять только по обш еизвестпой схеме на матрице ДНК синтезировалась РНК, а на пей белок всякий раз следует изучить, как взаимодействуют белки и другие клеточные компоненты после их синтеза. [c.120]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология