Молекулярная структура и область активного центра

Молекулярная структура и область активного центра [c.97]

У разных типов карбоангидразы величина и знак полос эллиптичности для комплексов с этим сульфамидом сильно различаются [30]. Очевидно, это является следствием различной молекулярной структуры областей, окружающих активный центр. К такому же заключению приводят и результаты, полученные методом Я МР с С1 [ 122, 123] и комплексометрическим титрованием [86]. Подобные структурные расхождения могут служить причиной неодинаковой удельной активности у изоферментов и видовых вариантов карбоангидразы [77]. [c.599]

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]

Другая группа вопросов, рассмотренных в этой главе, связана с проявлением эффекта дальнодействия. В связи с этим были рассмотрены методы выявления микрогетерогенности твердой поверхности, локальных электрических нолей и активных центров, обладающих значительным дальнодействием. Дальнодействие поля поверхностных сил субстрата приводит к тому, что значительная по глубине область адгезива, примыкающая к поверхности субстрата, вовлекается в сферу действия поверхностных сил. Это обусловливает не только особенности адсорбции полимеров на твердых поверхностях, по и особенности структуры слоя адгезива, примыкающего к твердой поверхности. Подобный эффект (эффект дальнодействия) — явление достаточно широко распространенное, встречающееся при нанесении на подложки объектов различной природы. Но именно для полимеров эффект дальнодействия особенно ощутим, поскольку в полимерах, даже находящихся в растворе, существуют надмолекулярные образования значительных размеров (фибриллы, домены и т. п.). В этом случае модифицирующее влияние подложки простирается на значительную глубину. В слое полимера, примыкающем к твердой поверхности, происходят не только структурные преобразования — изменяются все физико-химические свойства этого модифицированного слоя. Изменение свойств (в том числе и физико-механических) модифицированного слоя отражается на адгезионной прочности, так как эта характеристика зависит не только от интенсивности молекулярного взаимодействия на границе раздела фаз, по и от механических свойств компонентов системы. Таким образом, рассмотренные выше процессы формирования молекулярного контакта оказывают определяющее влияние па прочность адгезионного соединения. [c.145]

Выделение кислорода на компактных углеродных материалах было исследовано в работах [116—119]. В области преимущественного выделения молекулярного кислорода ( г>2 В) скорость реакции не зависит от температуры приготовления стеклоуглерода (рис. 50) и существенно ниже, чем на пирографите. Это может быть обусловлено тем, что активными центрами реакции выделения кислорода являются боковые атомы гексагональной структуры или группы, непосредственно с ней связанные. Отсутствие макроскопических гексагональных образований в стеклоуглеродах является, по-видимому, причиной их более низкой активности в этой реакции по сравнению с графитоподобными материалами. [c.129]

Недавние исследования динамики молекулы лизоцима с помощью кристаллографических методов показали [55, 56], что атомные смещения в белке наиболее выражены в области активного центра фермента. Хотя эти исследования иока носят лишь постановочный характер, не исключено, что в будущем применение рентгеноструктурного анализа именно для изучения динамических свойств молекул белка (определение средних амплитуд смещения каждого атома от его усреднеппой позиции в кристалле), помимо зарекомендовавших себя исследований статических свойств белковых молекул в кристалле (оиределение усредненных координат всех атомов в молекуле на основе соответствующего распределения электронных плотностей), может дать важную и принципиально новую информацию о структуре ферментов н механизмах их действия. Далее, обещающими являются новые возможности прямого рентгеиоструктурного анализа промежуточных состояний в ферментативном катализе путем охлаждения кристаллов фер-мент-субстратного комплекса в подходящих водноорганических растворителях и определепия структуры образующихся молекулярных комплексов непосредственно в ходе реакции [57, 58]. Этот [c.158]

Таким образом, теория предсказывает, а эксперимент, поставленный независимо, как будто бы подтверждает, что трудность построения синтетических сополимеров с фиксированной третичной структурой, воспроизводящейся от глобулы к глобуле во всяком случае в достаточно протяженных ее областях, принципиально преодолима путем самонастройки макромолекул с переменной первичной структурой. Обосновав эту возможность, мы делаем еще один шаг в обосновании самой возможности создания искусственного фермента. Для решения задачи необходимо прежде всего синтезировать сополимер с узким молекулярно-весовым распределением, растворимый в проектируемой реакционной среде и звенья которого содержат в качестве боковых групп фрагменты будущего активного центра (например, нуклеофилы, радикалы, способные к гидрофобному связыванию субстрата, и т. п.). Некоторые из этих фрагментов должны обладать достаточно высоким сродством друг к другу, чтобы в подходящих условиях вызывать конформационное превращение клубок—глобула. Кроме того, они должны обладать способностью в не слишком жестких условиях обмениваться местами на макромолекуле (например, в результате внутримолекулярной переэтерификации, переамидирования и т. п.). Тогда при синтезе сополимера (если синтез ведется путем обратимого полимераналогичного превращения) или при его последующей обработке в подходящих условиях будет происходить миграция боковых групп от звена к звену до тех пор, пока при данном составе последовательность их расположения в макромолекуле заданной длины не окажется оптимальной для существования компактной третичной структуры, которой соответствует минимальная свободная энергия системы. [c.295]

Вопрос о различиях в активности разных областей поверхности катализатора, в том числе разных граней кристалла, возник давно — еще до появления теории активных центров Тэйлора. Этот вопрос встал уже в связи с работами Лэнгмюра [56], Адкинса [57], Берка [58] и Баландина [59], которые в 20-х годах выдвинули первые предположения о геометрических соотношениях между молекулами адсорбата (реагента) и атомно-молекулярной структурой адсорбента (катализатора). Наиболее полно и систематически зависимость каталитической активности от адсорбции на разных гранях кристалла потом исследовалась Баландиным [60] и Рубинштейном [31] с их сотрудниками (ом. стр. 299), а также Гуотми и Каннингемом [61, 62]. [c.174]

Атомы водорода, не поддающиеся локализации при использовании метода рентгеноструктурного анализа, могут быть легко привнесены в найденную трехмерную структуру белка с помощью хорошо известных стереохимических правил. Такая процедура проводится автоматически на ЭВМ. Однако есть случаи, когда знание положений атомов водорода в молекулярной структуре имеет принципиальное значение и должно быть получено опытным путем. Как правило, это касается активных центров ферментов, где установление конкретных систем водородных связей очень важно, поскольку они играют определенную функциональную роль. В решении подобного вопроса необходимо рентгеноструктурный анализ дополнить изучением дифракции нейтронов. Возможность наблюдать положения водородных атомов значительно расширяет круг решаемых кристаллографией задач. Доступными для изучения становятся некоторые динамические аспекты пространственной организации белков, в частности конформационные флуктуации белковых молекул. В этом отношении одной из перспективных областей применения нейтронной техники является получение качественной информации о процессе замещения водорода на дейтерий, атомы которого по-другому проявляют себя в рассеивании нейтронов. [c.165]

Можно ли предсказать или объяснить функцию Если задана только структура молекулы, было бы необыкновенным подвигом предсказать все разнообразие ее биологических функций, исходя только из общих знаний в области биохимии клетки и из структуры других молекул, не располагая дополнительной, полученной из опыта информацией об этой молекуле. Такой путь можно назвать молекулярной археологией, поскольку он сродни задаче воссоздания образа жизни и социальной структуры некоего общества по сохранившимся зданиям и другим предметам. Предположим, например, что расшифрована структура активного центра химотрипсина, показанная на рнс. 1.10. Можно ли на этой основе предсказать, что химотрипсин является гидролитическим ферментом и что скорость осуществляемого им гидролиза сильно различается в случае сложных эфиров и амидов [c.32]

Используемая для краун-эфиров сокращенная номенклатура довольно проста первое число означает общее число атомов в кольце, а второе — общее число гетероатомов. Легко усмотреть аналогию между такими комплексами, имеющими полость для связывания лиганда Ь, и активным центром фермента, специфически узнающим свой субстрат. Размер макроцикла может меняться и тем самым обеспечивать связывание лигандов разных размеров. Циклические полиэфиры типа краун сравнительно легко можно получить и подвергнуть разнообразным структурным модификациям. Эту область химии Крам предложил назвать химией до-норно-акцепторного комплексообразования [134—136]. Напомним также о гипотезе замка и ключа , предложенной Фишером в 1894 г. для описания структурного соответствия между ферментом и его субстратом в ферментсубстратном комплексе. Помимо ферментативного катализа и ингибирования комплексообразование играет первостепенную роль в таких биологических процессах, как репликация, хранение и передача генетической информации, иммунный ответ и транспорт ионов. В настоящее время накоплено уже достаточно сведений о структуре таких комплексов, чтобы подтолкнуть химиков-органиков к созданию высокоструктурированных молекулярных комплексов и к изучению специфического химизма процессов комплексообразования. [c.266]

Например, в кристаллах миоглобина и гемоглобина их от 5 до ю лизоцима - всего 5. Дж. Рапли, детально изучивший этот вопрос, в своем обзоре пишет "...кристалл глобулярного белка можно рассматривать как упорядоченный и открытый ансамбль компактных молекул, имеющих почти что минимальный контакт с областью, не занятой твердым веществом. Эта область составляет около половины объема кристалла-она непрерывна, заполнена растворителем, аналогичным основной массе жидкости, и состоит из каналов, способных вместить молекулы соединений с молекулярной массой более 4000 [354. С. 257]. Полностью исключить возможность отклонения структуры белка в кристалле от структуры в растворе тем не менее нельзя. Но несомненно и то, что в большинстве случаев изменения могут коснуться только положений некоторых боковых цепей в областях контактов на периферии глобулы. Вероятность, что конформационные нарушения произойдут, и произойдут именно в активном центре, невелика, конечно, в том случае, когда кристаллизация осуществляется в условиях, близких к тем, при которых фермент или другой белок проявляет активность. При идентичности структур фермента в кристалле и растворе различия в эффективности катализа могут быть обусловлены лишь разными условиями диффузии субстрата и продуктов реакции и стерическими затруднениями для конформационных перестроек активного центра. Дж. Рапли по этому поводу замечает "...кристаллический белок обладает ферментативной активностью, и, хотя его свойства несколько отличаются от свойств растворенного белка, сам факт каталитического действия кристаллического фермента служит достаточно убедительным аргументом против предположения о большом изменении конформации в процессе кристаллизации [354. С, 271]. Таким образом, можно заключить, что рентгеноструктурные данные почти всегда правильно отражают укладку основной цепи белка и, как правило, буквально воспроизводят биологически активную конформацию. Поэтому все, что говорится Меклером и Идлис о "жидком" и "твердом белке, по моему мнению, представляется глубоко ошибочным и выглядит не более, чем попыткой спасти идею стереохимического кода. Неудачно также отождествление жидкого" белка с "расплавленной глобулой". Трудно предположить, что короткоживущее промежуточное состояние, которое возникает на последней стадии свертывания полипептидной цепи и о котором пока имеется лишь туманное предствление, является активной формой белка, способной функционировать длительное время. [c.538]

Задача работ в области высокоразрешенных Раман-спектров —. изучение вращательных спектров газообразных соединений для установления их молекулярной структуры. Хотя вращательные линии для этих спектров наблюдали еще в 1929 г., в том числе для метана (Деннисон), а затем для этана и ацетилена (Хаустон и Льюис, 1933), из-за технических трудностей в разработке этой области произошел перерыв до 1953 г., когда к систематическим исследованиям таких спектров приступил Стойчев [76, с. 115 и сл.]. В этих исследованиях особенно четко выявилось то, что Раман-спектры не всегда являются просто дублерами ИК-спектров обладающие центром симметрии и вследствие этого бездипольные молекулы (бензол, этилен, метан и т. п.) не имеют некоторых важных линий в ИК-спектре, но активны в Раман-спектре (и наоборот). Поэтому определение геометрических параметров неполярных молекул предпочтительнее методом Раман-спектроскопии. [c.244]

Было показано, что ближний порядок доменов гидратации характеризуется расширенной тетраэдрической сеткой деформированных водородных связей между молекулами воды. Методом ИК-спектроскопии определялись длины связи О—И молекул и ионов воды и угол Н—О—Н. Рентгенографически были определены радиусы координационных сфер и координационные числа, относительные размеры области повышенной упорядоченности доменов гидратации , среднее квадратичное смещение атомов, обусловленное тепловыми колебаниями. Показано, что в объеме связанной воды можно выделить по крайней мере три гидратных слоя, отличающихся величиной радиуса координационных сфер и значением координационных чисел, относительной степенью упорядоченности, характером сил связи с поверхностью и между собой. Гидратные слои координационно-связанной воды (псевдоморфные) образованы молекулами, непосредственно гидратирующими активные центры адсорбции — координационно-ненасыщенные атомы кислорода и кремния кремнекислородного мотива мусковита, которые прочно удерживаются поверхностью координационными связями. Гидратные слои адсорбционно-связанной воды образуются за счет водородных и молекулярных связей и обладают структурой, существенно отличающейся от псевдоморфной. На дальних расстояниях от центров адсорбции молекулы воды образуют рыхлые слабоориентированные структуры, которые легко разрушаются при повышенных температурах и других внешних воздействиях. [c.109]

Первые опыты подобного рода были проделаны в нашей лаборатории на двух ферментах — трипсине и альдолазе. Фрагменты этих белков с молекулярным весом 2500—3000, т. е. составлявшие не более чем 10% всей макромолекулы белка, оказались ферментативно активными. Далее Перлман показала, что ферментативная активность сохраняется в осколках пепсина, проходящих через диализациопную мембрану, а Смит обнаружил, что деградация фермента паиаина, вплоть до отщепления с помощью фермента амииопептидазы 122 аминокислотных остатков из 187 от его полипептидной цепи с К-конца, дает продукт с полной каталитической активностью. Следовательно, для осуществления акта ферментативного катализа вся макромолекула не нужна. Достаточна относительно небольшая область белка — полипептид, состоящий из 20—30 аминокислотных остатков. Важно, однако, сохранение вторичной и третичной структуры вблизи ферментативного центра. Это проявлялось весьма ярко при разрыве дисульфидного мостика в каталитически активном фрагменте трипсина. Восстановление [c.141]

В течение последующих более чем двух десятилетий, вплоть до 1990-х годов, предложенное объяснение механизма мышечного сокращения, несмотря на продолжающееся все это время изучение цитоскелета, не претерпело значительного изменения и не смогло обрести доказательной силы. В чем же причины быстрого развития этой области в 1950-1960-е годы, отсутствие заметного прогресса в 1970-1980-е и всплеск достижений в первой половине 1990-х годов Приведенное выше краткое описание основных этапов развития исследований скелетных мышц как будто бы неоспоримо свидетельствует о наличии прямой связи темпа и глубины познания с достижениями в изучении морфологии, точнее, с временем прохождения исследований от внешней формы и строения биосистемы и далее через все уровни ее структурной организации, от вышестоящей, более сложной, к ближайшей нижестоящей, менее сложной. В 1950-1960-е годы имел место прогресс в изучении морфологии - разработаны модель скользящих нитей, молекулярная модель актомиозинового комплекса и схема молекулярного механизма относительного перемещения толстых и тонких филаментов. В 1970-1980-е годы отсутствовал прогресс в изучении морфологии, не было качественного развития представления о работе скелетных мышц. В начале 1990-х годов удалось закристаллизовать О-актин и глобулярную головку миозина и с помощью рентгеноструктурного анализа идентифицировать их атомные трехмерные структуры. Приблизительно в это же время была расшифрована дифракционная картина малоуглового рентгеновского рассеяния актомиозинового комплекса, а также получены его крио-электронные микрофотографии высокого разрешения. Последствиями морфологических достижений явились создание атомно-молекулярной модели мышечного сокращения, определение местоположения и геометрии АТР-связывающего активного центра и области миозина, периодически контактирующей с актином и обусловливающей относительное перемещение нитей, уточнение мест локализации на тонком филаменте тропомиозина и тропонинового комплекса и их роли в реализации и регуляции АТР-зависимого механизма мышечного сокращения. Сказанное выше о связи между знанием строения мышечной системы и пониманием механизма ее действия, т.е. между морфологией различных уровней структурной организации и физиологией мышцы, иллюстрирует схема, приведенная на рис. 1.37. Жирные стрелки указывают направление строго последовательного ступенчатого процесса познания структуры, а противоположно ориентированные тонкие стрелки - процесса познания функтщи биосистемы. [c.133]

Графическую интерпретацию изменения с координатой области осаждения активных центров для ЭФН по схемам IX—XIV дают кривые на рис. 2.8. Для определения с их помощью абсолютной скорости осаждения на произвольной элементарной площадке ордината этой площадки должна быть умножена на коэффи1шент непосредственного молекулярного обмена для нулевой зоны > сп) и плотность потока активных центров на поверхности их источника Мо- Числовое значение "исп) для ряда геометрических структур ЭФН представлено в табл. 2.4 (строки [c.82]

Активация связей С—X и X—X (Х=0, N, S, Hal). Ограниченное число исследований в области активации связей С—X не дает возможности достаточно широких обобщений о взаимосвязи эффективности ГМК и различных условий и способов формирования таких контактов, лигандного окружения и природы металла, структуры активного центра и т. п. Однако принципиально важные результаты, достигнутые к настоящему времени, необходимо обсудить. Речь идет прежде всего о создании контактов, активных в окислении гидразина молекулярным кислородом, на основе комплексов u2+ и Со + с бензолазо-8-гидроксихинолином [499]. Зафиксирована также способность закрепленных на модифицированном аэросиле комплексов Fe и Со с макроциклическими лигандами 11 и 12) к активации связей С—О—С, вызывающей жидкофазное окисление дибензилового эфира [500]. Синтезируемый на основе Fe ls комплекс более прочно связан с 7-аминопропильными группами поверхности, а 0 I2 — с амино- и азометиновыми группами. Взаимодействие 2-формил-5,10,15,20-тетрафенилпорфирина и его Fe - и Со -комплексов с 7-аминопропильньши группами поверхности приводит к образованию шиффовых оснований [c.494]