Конформационная динамика

Прежде всего, белки уникальны в отношении химического строения. Это гетерогенные нерегулярные полипептидные последовательности 20 а-аминокислот и их производных, включающих самые разнообразные по своим химическим и физическим свойствам, т.е. валентным и невалентным взаимодействиям, атомные группы. В химическом построении белковых молекул уже можно усмотреть огромные потенциальные возможности к вариации физико-химических свойств. И в то же время белки представляют собой фактически единственный класс соединений, химические свойства которых нельзя непосредственно соотнести с химическим строением молекул. Поведение белков всецело определяется исключительной, присущей только им пространственной структурной организацией. Лишаясь ее, белки теряют все свои биологические свойства. За редким исключением, лишь белковые цепи способны самопроизвольно свертываться в строго детерминированные структуры, геометрия и конформационная динамика которых в физиологических (нативных) условиях полностью определяются аминокислотной последовательностью. Трехмерные структуры белков индивидуализированы, очень сложны и имеют строгий порядок, не сводящийся, однако, к периодичности. Способность природной полипептидной цепи к пространственной самоорганизации и обретению определенной молекулярной структуры - самая яркая особенность белков, отсутствующая у молекул искусственных полимеров, в том числе у полученных человеком поли-а-аминокислот. В растворе синтетический полимер находится в состоянии статистического клубка, флуктуации которого могут приводить к появлению в цепи регулярных участков лишь ближнего порядка. При этом, однако, ни при каких условиях не образуются стабильные трехмерные структуры, тем более идентичные для всех молекул данного полимера. В твердом виде синтетический полимер пребывает в аморфном состоянии, которое может включать частично кристаллическую фазу из беспорядочно ориентированных друг относительно друга зародышевых микрокристаллических областей. Искусственные полимеры отличаются качественно и по своим химическим свойствам, которые в той или иной мере воспроизводят свойства соответствующего мономера и могут быть описаны ограниченным набором реакций, специфичных для повторяющегося звена в свободном состоянии. [c.51]

Конформационная динамика ДНК исследована в ряде теоретических работ (Иванов, Журкин и др.). Определены диапазоны тепловых флуктуаций угла спирального вращения, изучена [c.227]

Др. способ исследования молекулярной подвижности состоит в химич. присоединении (прививке) к макромолекуле низкомолекулярных парамагнитных частиц (напр., стабильных нитроксильных радикалов). Анализ ширины линий спектра такой частицы (спиновой метки) дает возможность изучать вращательные и трансляционные движения спин-меченых макромолекул и пх сегментов в блоке и р-рах. Этот метод перспективен для исследования конформационной динамики макромолекул. [c.477]

Структура электронных оболочек и их модификация под влиянием возмущений (заместители, сольватация и т. д.), реакционная способность радикалов и молекул, механизм элементарных химических реакций, механизмы физических процессов, вызывающих магнитную релаксацию электронов и ядер, конформационная динамика частиц, межмолекулярные взаимодействия, молекулярные движения — таков круг вопросов, решению которых способствуют стабильные радикалы. [c.7]

Чтобы более наглядно представить характер конформационной динамики, исключим липшие ребра КГ, введя следующую конструкцию. Минимальным конформационным графом (МКГ) назовем конформационный граф, любая пара вершин которого соединена ребром в том и только том случае, когда конформационный переход (по представленному этим ребром пути) происходит с преодолением наименьшего барьера из возможных для всех маршрутов, соединяющих данные вершины. Очевидно, что подобная конструкция единственна. В случае энантиомерных переходных состояний сохраняются кратные ребра. Пометив вершины графа, можно ввести на нем отношения эквивалентности. Удобство предложенной конструкции заключается в том, что в большинстве случаев она отвечает реально наблюдаемым процессам. Так, например, понижение температуры мало сказывается на виде спектра ЯМР обменивающейся системы А В, пока [c.150]

При окислении полипропилена в растворе внутримолекулярное продолжение цепей является, по-видимому, преобладающим благодаря тому, что конформационная динамика макромолекулы в растворе обеспечивает конформации, выгодные для внутримолекулярной реакции. В принципе этот процесс может происходить и в других полимерах в условиях, когда скорость конформацион-ных преобразований велика. При этом в карбоцепных полимерах с насыщенными связями С—С (типа полиэтилена) кинетические цепи передаются предпочтительно через один углеродный атом (в у-ноложение) в других полимерах (с ненасыщенными связями, гетероатомами, фенильными кольцами и др.) передача кинетических цепей происходит не упорядоченно, а статистически по макромолекулярному клубку (см. гл. VII). [c.191]

В твердых полимерах, где конформационная динамика макромолекул сильно подавлена, внутримолекулярное продолжение кинетических цепей ограничено лишь малыми участками макро-молеку.лы с благоприятным набором конформаций. Поэтому внутримолекулярное продолжение цепей часто чередуется с меж-молекулярным и, следовательно, внутримолекулярные блоки гидроперекисей должны быть короткими. Действительно, в полипропилене было найдено около 60% парных блоков и около 20% триад доля блоков с более высоким числом гидроперекисных групп мала [67]. [c.191]

Настоящая книга является вторым изданием учебника Биофизика , который первоначально был опубликован в 1987 г. За это время в биофизической науке появилось много новых данных, которые имеют большое значение для развития фундаментальных представлений и теоретических построений современной биофизики. Это потребовало доработки учебника и включения во 2-е издание ряда новых разделов. К ним относятся новые проблемы биофизики сложных систем, особенно теории активных сред и хаотического поведения детерминированных систем представления о переносе электрона в биологических структурах, в которых прочно утвердились идеи об активной роли белка в механизмах и путях транспорта электронов. Раздел молекулярного моделирования конформационной динамики глобулярных белков существенно переработан и дополнен. [c.3]

Конформационная динамика белка. Особенности динамики непосредственно связаны с механизмом ферментативного катализа. Акт катализа происходит лишь при строго определенной ориентации нескольких групп, достигаемой за счет кон- [c.429]

Конформационная динамика и перенос электрона в реакционных центрах 373 [c.373]

Белки фактически являются единственным классом соединений, химические свойства которых нельзя непосредственно соотнести с химическим строением молекул. Их поведение и исключительная роль в процессах жизнедеятельности определяются особой, только им присущей молекулярной структурной организацией. За единичными исключениями лишь белковые цепи способны самопроизвольно свертываться в строго детерминированные структуры, геометрия и конформационная динамика которых обусловлены аминокислотной последовательностью. Белки несопоставимы по своему функциональному разнообразию с действиями какого-либо другого класса молекул живой и неживой природы. В то же время, при функциональной универсальности природных аминокислотных последовательностей свойства каждого отдельного белка уникальны в отношении физиологической функции, механизма ее реализации, зависимости от внешних условий, природы лиганда и растворителя. Очевидно, поэтому назначение генетического аппарата любого организма сведено к хранению информации только о белках и их синтезе, а биосистемы всех уровней, включая молекулярный, можно считать "произведениями" белков. Последние не только синтезируют почти все соединения живой природы, но и способствуют приданию им пространственной формы, необходимой для протекания процессов жизнедеятельности. [c.108]

В работе Догонадзе, Кузнецова и Ульструпа (1977) дана строгая теория конформационной динамики процессов переноса электронов и атомов в биологических реакциях. Практические [c.445]

Динамику молекулы гидразина определяют два процесса внутреннее вращение и инверсия пирамид при атомах азота. Эти процессы происходят одновременно, вследствие чего интерпрегация конформационной динамики гидразина должна основываться на знании полной потенциальной поверхности здесь становится очевидной трудность экспфиментального изучения гидразина и его щзоиэводных, ибо такая функция может быть получена только из колеба-. тельно-вращательных спектров для достаточно простых молекул, причем результат зависит от выбора вида потенциальной функции. Существует указание на то, что инверсия и вращение - отдельные процессы, не имеющие общего переходного состояния [9], однако трудно считать их полностью независимыми. Указанные обстоятельства приводят к отсутствию надежных экспериментальных данных по барьеру внутреннего вращения эти данные позволяют лишь судить [c.163]

Например, конформационная динамика циклогексана может быть представлена графом, изображенным на рис. 32, а. Молекула циклогексана, преодолев седловую точку, принимает последовательность р азделенных невысоким барьером твист-форм. Заметим, что с методической точки зрения КГ (рис. 32, а) лучше иллюстрирует поведение циклогексана, чем обычно используемый в учебных пособиях график (рис. 32,6), который создает таше впечатление, будто при переходе (кресло) -> (кресло) молекула обязательно принимает все шесть вырожденных твмст-форм. [c.148]

В настоящее время интенсивно разрабатываются физические модели внутримолекулярной подвижности белка, где учитываются его особые свойства, отличающиеся от свойств твердого тела и жидкости. Так в модели ограниченной диффузии, показано, что связь функциональной активности и конформационной динамики белка определяется характером релаксационных процессов по внутримолекулярным и конформационным координатам с существенно разными скоростями. Задача состоит в том, чтобы найти принципы корреляции локальных и микроконформа-ционных изменений, приводящих в конечном итоге к детерминированным внутримолекулярным конформационным сдвигам, которые имеют вполне определенный функционально-биологический смысл. [c.11]

Проблема выхода лиганда СО из гидрофобного кармана к периферии белка решается методами численного моделирования внутримолекулярной динамики МЬ ( 3 гл. XI). Вычисления показали, что узкое место, определяюш ие высоту барьера для диффузии лиганда, находится в области боковых цепей гмс-Е7, вал-Е11 и тмр-Е10. Торсионные враш ения этих трех боковых цепей на различные углы требуют энергетических затрат не более 8-10 ккал/моль. Однако энергетический барьер при этом снижается до 20 кДж/моль (Карплюс) по сравнению с 400 кДж/моль при жесткой структуре. Это соответствует размораживанию конформационной динамики белка. Па рис. XI.21 приведена энергетическая карта, показываюш ая появление энергетических долин для диффузии лиганда в белке. [c.333]

Па рис. ХП1.23 представлены результаты обработки кинетики рекомбинации при различных температурах. Четыре серии точек соответствуют начальным значениям константы скорости рекомбинации в различные моменты времени. Разработанный выше подход позволяет непосредственно наблюдать за процессом конформационной релаксации. Видно, что при высоких температурах константа рекомбинации не зависит от времени, т. е. конформационная релаксация происходит за времена, суш ественно меньше, чем характерное время рекомбинации зарядов в начальном конформационном состоянии к 80 мс). При низких температурах Т < 200 К конформационная релаксация замедляется и кинетика фотоконформаци-онного перехода накладывается на кинетику рекомбинации. Из рис. ХП1.23 видно, что размораживание конформационной динамики происходит в районе температур 200 К. Подобный вывод был сделан также ранее из анализа данных мессбауэ-ровской спектроскопии (ср. рис. Х.21). Это указывает на кооперативный характер движений акцептора и его окружения. [c.416]

Таким образом, Бр представляет собой ионный насос с переменным доступом активного центра к противоположным сторонам мембраны. В терминах конформационной динамики Бр представляет собой систему с двумя устойчивыми состояниями, причем избыточная конформационная энергия запасается в ходе фотоцикла в виде трансмембранного градиента электрохимического потенциала ионов водорода. [c.395]

Рис. 17.3. Функциональная активность (1) и конформационная динамика (2,3) реакционных центров в спин - меченых хроматофорах R. rubrum в зависимости от температуры N-эффективность фотоиндуциро-ванного переноса электрона от Qa на Qb (кривые 1) т - эффективный параметр времени корреляции врашательной диффузии гидрофобного спинового зонда (2) и спиновой метки на SH - группы (3)

Шайтан К. В. Конформационная динамика и новые подходы к физическим механизмам элементарных актов переноса массы, трансформации энергии и передачи информации в биомик-ромолекулярных структурах//Молекулярная биология, 1994. Т. 28. В. 3. С. 670—676. [c.488]