Самосборка макромолекул

Термин четвертичная структура относится к макромолекулам, в состав к-рьк входит неск. полипептидных цепей (субъединиц), не связанных между собой ковалентно. Такая структура отражает способ объединения и расположения этих субъединиц в пространстве. Между собой отдельные субъединицы соединяются водородными, ионными, гидрофобными и др. связями. Изменение pH н ионной силы р-ра, повышение т-ры или обработка детергентами обычно приводят к диссоциации макромолекулы на субъединицы. Этот процесс обратим при устранении факторов, вызывающих диссоциацию, может происходить самопроизвольная реконструкция исходной четвертичной структуры. Явление носит общий характер по принципу самосборки функционируют многие биол. структуры. Способность к самосборке свойственна и отдельным фрагментам Б.-до-меиам. Более глубокие изменения конформации Б. с нарушением третичной структуры наз. денатурацией. [c.250]

Предлагаемый вниманию читателя учебник написан известным американским биохимиком Д. Мецлером. Автор поставил перед собой цель дать анализ структур, функций и процессов, характерных для живой клетки, с позиций современной биоорганической химии и молекулярной физики. Он концентрирует внимание на всестороннем рассмотрении протекающих в клетках химических реакций, на ферментах, катализирующих эти реакции, основных принципах обмена веществ и энергии. Впервые приведена классификация химических механизмов ферментативных реакций (нуклеофильное замещение, реакции присоединения, реакции элиминирования, реакции изомеризации и др.). В этом наиболее наглядно проявилась особенность рассмотрения биохимических проблем с позиций биоорганика. Обстоятельно изложены многие вопросы, которым прежде не уделяли должного внимания в курсе биохимии. Это касается в частности количественной оценки сил межмолекулярно-го взаимодействия, принципов упаковки молекул в надмолекулярных структурах (самосборка), кооперативных структурных изменений макромолекул и их комплексов. Приведены основные сведения о структуре и функциях клеточных мембран, об антигенах и рецепторах клеточных поверхностей. Весьма подробно рассмотрены также вопросы фотосинтеза, зрения и ряда других биологических процессов, связанных с поглощением света при этом охарактеризована природа некоторых физических явлений, наблюдаемых при взаимодействии света и вещества. [c.5]

Поскольку межмолекулярные взаимодействия слабы, молекулы способны достаточно прочно связываться друг с другом, только если есть соответствие между их поверхностями, а во взаимодействии участвует большое число атомов. Для образования прочного комплекса соответствие должно быть достаточно точным, т. е. поверхности молекул должны быть комплементарными. Так, если на поверхности одной молекулы имеется выступ (например, группа —СНз), то на комплементарной ей поверхности другой молекулы должно быть углубление напротив положительного заряда должен быть расположен отрицательный. Группа, способная отдавать протон, может образовать водородную связь только в том случае, если есть комплементарная группа, содержащая неподеленные электроны. Для образования гидрофобных связей неполярные (гидрофобные) группы должны располагаться одна против другой. Один из наиболее важных принципов биохимии гласит две молекулы, поверхности которых комплементарны, стремятся взаимодействовать и соединяться друг с другом, тогда как молекулы, не содержащие комплементарных поверхностей, не взаимодействуют. Уотсон назвал это принципом избирательной слипаемости молекул [1]. Он лежит в основе самосборки нитей, трубочек, мембран и полиэдрических структур из взаимно комплементарных биологических макромолекул. Принцип комплементарности ответствен также за специфическое спаривание оснований в процессе репликации ДНК. [c.242]

Возвращаясь к полиэлектролитам, необходимо отметить, что введение животным только полиэлектролитов (без антигена) приводит к поликлональной активации лимфоцитов [92], что, вероятно, обусловлено неспецифическим взаимодействием макромолекул с самыми разными клетками. Однако совместное введение полиэлектролита и антигена приводит к усилению антигенспецифичес-кого иммунного ответа. Причина этого явления состоит в том, что неспецифический полимерный адъювант в ходе случайных перестроек в конечном счете может способствовать самосборке высокоспецифичных комплексов антиген-полиэлектролит-лимфоцит. В этом случае антиген должен фокусировать действие полиэлектролита на соответствующем клоне лимфоцитов, а полиэлектролит, взаимодействуя с клеточной мембраной, обеспечить стимуляцию лимфоцита. [c.183]

Белки, полисахариды, ДПК и РПК - это макромолекулы. Липиды обычно не считают макромолекулами, хотя они и обладают некоторыми свойствами последних например, большинство липидов синтезируется в виде линейных полимеров из молекул меньшего размера (ацетильной группы ацетилкофермента А) и путем самосборки образует более крупные структуры (мембраны). [c.114]

До сих пор неясно, каким образом осуществляется регуляция некоторых более сложных процессов самосборки. Оказалось, например, что многие клеточные структуры имеют точно определенную длину, во много раз превышающую длину всех составляющих их макромолекул. Как достигается столь точное ограничение длины, остается загадкой. На рис. 3-46 представлены три возможных механизма такого ограничения. В простейшем случае длинный каркас белка или другой макромолекулы является ограничителем, который определяет размер конечной структуры. Именно такой механизм определяет длину частицы ВТМ, где молекула РНК служит таким стержнем. Аналогично было показано, что белковый каркас определяет длину хвостов некоторых бактериальных вирусов (рис. 3-47) [c.153]

Довольно привлекательной в настоящее время является низкотемпературная концепция происхождения жизни [18]. Во всех экспериментах, основанных на этой модели, из метана, аммиака и воды, минуя стадию мономеров, образовывались соединения полипептидного типа с высоким выходом аминокислот при последующем их гидролизе (более 30%), а также свободные и связанные порфирины, полисахариды и вещества липидной природы. Характерно, что в этих условиях могли образовываться лишь азотистые основания, но не нуклеиновые кислоты. Важная роль в происхождении упорядоченности, как и в работах других авторов [2, 4, 8], придается в этой модели процессам самосборки и возникновению структур типа мембран. Однако и данная модель не дает ответа на вопрос о критериях отбора макромолекул, обеспечивающих их совершенствование н возрастание упорядоченности. [c.20]

В биологическом мире канализация упорядоченности принимает форму самосборки, происходящей на всех уровнях — от макромолекул до организмов (см. гл. 13—15). [c.54]

Термин самосборка был предложен биохимиками для описания способности макромолекул к спонтанной ассоциации. Сначала было установлено, что информация, заложенная в аминокислотной последовательности полипептидной цепи, может преобразовываться в стереохимическую информацию о третичной структуре преобразование происходит путем свертывания цепи с образованием глобулярной биологически активной конформации. Это превращение обусловлено физико-химическими свойствами самих молекул. Вскоре выяснилось, что способность к самосборке присуща и другим макромолекулам и целым клеточным органеллам. [c.211]

Итак, самосборка детерминирована и самопроизвольна ее причины заложены в физико-химических свойствах макромолекул и клеточной воды. [c.212]

Самосборка происходит на всех уровнях — от уровня элементарных частиц до уровня организмов , самосборка — процесс автоматический и иерархический из частиц строятся атомы, из атомов — макромолекулы, из макромолекул — клетки, из клеток — организмы, организмы путем самосборки образуют сообщества [c.370]

Установлены новый тип реакций замещения в соединениях, где в качестве замещающихся фрагментов выступают целые макромолекулы, и общий принцип самосборки упорядоченных структур из химически комплементарных линейных и глобулярных макромолекул получены морфологические аналоги нуклеопротеидных комплексов [93]. [c.121]

Я не буду дальше излагать содержание и результаты опытов Мартынова — с ними можно познакомиться по его работам. Мне кажется, однако, что стеклодувная модель морфогенеза клетки хорошо соответствует современной молекулярной биологии — она заполняет разрыв между представлениями о самосборке надмолекулярных структур из разных макромолекул и представлением о пространственно упорядоченном расположении клеток в многоклеточной структуре. Так могут образоваться клетки с разным числом по разному расположенных контактов. Механизм морфогенеза, следующий из модели Мартынова, также не предполагает существования действительного сложного биологического морфогенного поля — в каждый момент времени происходит лишь несложный процесс, соответствующий составу клеточной оболочки. [c.157]

Как сказано выше, вероятно, что такие молекулярные осцилляторы, даже разделенные средой (водой), образуют синхронно ьолеблющиеся ансамбли. Однако в ходе эволюционного совершенствования вырабатываются более надежные химические, а не физические способы создания определенных ансамблей специфических макромолекул . Эти способы известны и естественны— самосборка ансамблей макромолекул в результате специфического взаимодействия макромолекул друг с другом, основанного а химических и физико-химических механизм,ах. Речь идет здесь об образовании макромолекулярных агрегатов определенной формы, обусловленной последовательностью аминокислот в полипептидной цепи. Существование таких ансамблей не ограничено лищь временем их функционирования. Возникшие молекулярные ансамбли проходят свой обычный эволюционный путь — совершенствование посредством специализации, разделения функций. Автоматический ритмический режим изменения конформаций должен быть подчинен задачам целесообразного движения, что достигается наиболее естественным образом путем регуляции ферментативной активности макромолекулы и тем самым частоты ее конформационных колебаний. [c.177]

Самосборка представляет собой очевидное следствие ав-тоэволюции. Она наблюдается на всех уровнях — от элементарных частиц до организмов. Самосборка — автоматический и иерархический процесс. Элементарные частицы объединяются в атомы, атомы образуют макромолекулы, макромолекулы — клеточные органеллы и клетки, клетки объединяются в организмы, а организмы — в сообщества. Самосборку вирусов, рибосом, губок и вен человека можно воспроизвести экспериментально. [c.357]

Резерв метаболитов и макромолекул необходим для обновления и самосборки элементов клетки (мембран, цитоскелета), которые не только разрушаются при утрате ими функции, но и восстанавливаются, когда количество этих надмолекулярных образований оказывается недостаточным для нормального функционирования клетки (Лузиков, 19881. [c.21]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология