Связывающая энергия свободная энергия связывания

Некоторые молекулы, например многие иммуноглобулины, представляют собой набор относительно жестких образований, соединенных между собой несколькими гибкими связями. По-видимому, гибкость, свойственная таким структурам, связана со специфической функциональной ролью молекулы. Каждая молекула иммуноглобулина С(ЛвО) имеет два центра связывания со специфическим антигеном (рис. 1.9). Если бы иммуноглобулин С был жесткой молекулой, он мог бы связывать два антигена, расположенных на поверхности или в объеме, лишь в том случае, когда их расположение точно отвечает геометрии этих двух центров. Если свободная энергия связывания в расчете на один центр равна ДС°, то кажущаяся макроскопическая константа связывания IgG с одним антигеном равна 2 ехр(— АС /ЕТ), где наличие множителя 2 обусловлено тем, что каждая ветвь lgG может специфически связаться с одним из антигенов. Однако, поскольку lgG обладает гибкостью, гораздо более вероятно, что после того как один из центров будет занят, второй тоже окажется занятым. Это — проявление хелатного эффекта . Хотя энтальпия связывания со вторым центром такая же, как и с первым, потеря энтропии гораздо меньше, так как второй центр уже зафиксирован вблизи антигена благодаря тому, что первый занят антигеном. А жесткий двухвалентный иммуноглобулин способен использовать хелат-ный эффект для увеличения сродства к антигену лишь при том условии, что его структура случайно допускает одновременное заполнение обоих центров связывания. [c.27]

Обычно принимается, что выделяющиеся при фотораспаде атомы и радикалы связываются с поверхностью более прочно, чем исходная молекула. Было показано, что свободные метильные радикалы, выделяющиеся при фотораспаде молекул ацетона и диацетила, адсорбированных на распыленном слое висмута и др., выедают его в результате образования прозрачного металлоорганического соединения . Наблюдаемый при этом по сравнению с фотораспадом в газовой фазе сдвиг пороговой длины фотораспада в красную сторону довольно определенно свидетельствует о том, что энергия связывания радикалов адсорбентом входит в общий баланс кванта, поглощаемого адсорбированной молекулой. [c.30]

В связи с проведенным анализом могут возникнуть несколько вопросов. Во-первых, измеряемая энтальпия связывания относится к субстрату, в то время как интересно знать эту величину для активированного комплекса. Они могут различаться, причем предполагают даже, что вторая из них больше [12], хотя эта величина, по-видимому, сравнима с энтальпией связывания для субстрата. Во-вторых, можно возразить, что как субстрат, так и активированный комплекс связаны, и поэтому связывание не влияет на различие в энергиях между ними. Однако фермент обычно присутствует только в каталитических количествах. Следовательно, истинными исходными веществами для любой реакции являются свободные субстрат и фермент, а не их комплекс ФС (когда концентрации таковы, что фермент в- незначительной степени связывается в комплекс как исходными веществами, так и продуктами). Теория переходного состояния обладает тем большим преимуществом, что основное внимание в ней сосредоточено на различии между энергиями исходных веществ и активированного комплекса. Очевидно, что различные промежуточные вещества, образующиеся между ними, не принимаются во внимание. В этом смысле факт образования комплекса фермент-субстрат, который представляет собой промежуточное соединение, не имеет значения. Однако представляет интерес то, что природа связи в активированном комплексе, возможно, аналогична природе связи фермент-субстрат. [c.79]

Анализ кинетики гидролиза АТР в процессе мышечного сокращения, данные электронной микроскопии и результаты рентгеноструктурного анализа указывают на вероятную последовательность событий, представленную на рис. 11-16. Свободная головка миозина связывает АТР (состояние 1) и гидролизует его. Этот процесс обратим, так как энергия гидролиза АТР первоначально запасается в напряженной конформации белка (когда ADP и PJ остаются связанными с ним - состояние 2) Переходя поочередно в го или другое из этих состояний, миозиновая головка в результате случайных движений может приблизиться к соседней субъединице актина и слабо связаться с ней это приводит к освобождению Pi, что в свою очередь ведет к прочному связыванию головки с актиновым филаментом (состояние 3). В этом состоянии головка [c.262]

Допустим, что все места связывания эквивалентны. Пусть константа равновесия для связывания лиганда в том случае, когда соседние места свободны, равна к = ехр(—ДС /ЛГ). Если два лиганда связываются рядом, полное изменение энергии системы будет равно 2ДС д -Н ЛС , где соответствует взаимодействию соседних [c.364]

Непродуктивное связывание предотвращает гидролиз пептидов, состоящих из нежелательных о-аминокислот. Пептиды, состоящие из D-аминокислот, также могут прочно связываться химотрипсином. Однако в этом случае образуется сравнительно малореакционноспо-собный фермент-субстратный комплекс, поскольку расщепляющаяся связь не ориентирована должным образом относительно каталитического центра [629] таким путем свободная энергия связывания расходуется на ингибирование реакции с аналогом субстрата, которая могла бы привести к нежелательным продуктам. Непродуктивное связывание, по-видимому, является общим механизмом, обеспечивающим специфичность фермента [630, 631]. [c.248]

Регуляция активности панкреатических про-теиназ осуществляется двумя различными путями. Первый-превращение профермента в активную протеиназу путем расщепления одной пептидной связи. Это очень точный механизм включения ферментативной активности, однако он необратим, и, следовательно, для остановки протеолиза должен существовать второй регуляторный механизм. Эту функцию вьшолняют специфические ингибиторы протеиназ. Например, панкреатический ингибитор трипсина, белок массой 6 кДа, ингибирует активность. трипсина, очень прочно связываясь с его активным центром (рис. 8.23). Константа диссоциации комплекса составляет 10 М, что соответствует стандартной свободной энергии связывания примерно [c.162]

Данные о специфичности ферментов по отношению к субстратам также свидетельствуют о важности конформации. Протео-литические ферменты катализируют перенос групп (например, воды при гидролизе) только к Ь-изомерам субстратов. О-изо-меры субстратов обладают способностью образовывать комплексы с этими ферментами, причем в ряде случаев эти комплексы даже стабильнее, чем комплексы с субстратами. Таким образом, О-субстраты являются ингибиторами. По-видимому, субстрат соединяется с активной поверхностью фермента по крайней мере в трех точках, так как если бы число критических точек равнялось двум, то между Ь- и О-субстратами в отношении связывания их с ферментом не было бы никакой разницы. Обладая собственной оптической активностью, ферменты могут катализировать синтез оптически активных продуктов из оптически неактивных субстратов. Функции фермента заключаются в том, что он связывает субстрат таким образом, что снижается свободная энергия активации данной реакции и она протекает с такой скоростью, которая приемлема для биологических условий. Возможно, что наиболее высокая степень комплементар- [c.396]

Чтобы объяснить низкую реакционную способность воды в реакции гексокипазы теорией непродуктивного связывания, необходимо принять, что вода связывается в 2-10 раз чаще неправильно, чем правильно. Это трудно понять, поскольку для большинства химических реакций характерны много меньшие ориентационные требования. Для правильного связывания гидроксильного субстрата должен существовать барьер свободной энергии более чем 7 ккал/моль (29,3-10 Дж/моль), и энергия связывания глюкозы должна быть достаточной для преодоления этого барьера. Величина этого барьера указывает, по-видимому, на существование специфического стерического или конформационного препятствия для правильного связывания воды. [c.231]

В большинстве случаев при вычислении движущей силы хелатообразования совершенно произвольно используют в качестве стандартного состояния реагентов для выражения констант равновесия концентрации 1 моль/л. Можно избежать возникновения произвольного концентрационного энтропийного вклада в комплексообразование, если использовать в качестве стандартного состояния мольную долю, равную 1,0, вместо концентрации 1 моль/л. Если выразить константу равновесия реакции (7) в мольных долях, свободная энергия процесса изменится до положительной величины 1,0 ккал/моль (4,19-103 Дж/моль), а А5 — до —3,5 энтр. ед. (—14,8 Дж/мол-К). Можно сказать, что ион кадмия, полностью окруженный молекулами метиламина или этилендиамина, при мольной доле 1,0 не будет обладать энтропийными преимуществами в комплексе с последними, которые обеспечивали движущую силу хелатообразования в разбавленном растворе [40]. Аналогичным образом связывание иона магния с отдельными ацетатными ионами едва поддается измерению, в то время как тот же ион прочно связывается с четырьмя объединенными карбоксильными группами этилендиаминтетра-ацетата в разбавленном растворе. В хелатных агентах создается высокая локальная концентрация связывающихся групп, благодаря чему преодолеваются низкое сродство иона к отдельным группам и неблагоприятное уменьшение энтропии при концентрировании (сближении) групп, которое необходимо для перенесения четырех ацетатных ионов из разбавленного раствора в координационную сферу иона магния. С другой стороны, эту же проблему [c.288]

Рис. 7.8. Одна из возможных моделей функционирования АТР-синтетазы. Р] существует в двух конформациях 1) депротонированная форма имеет центры связывания Н+ с низким сродством, которые контактируют с Ро, и каталитический центр с низким сродством к субстратам 2) протонированная форма имеет центры связывания Н+ с высоким сродством (т. е. с повышенным рЮ, которые не соприкасаются с Ро в этой форме повышено также сродство активного центра к субстратам. А. АОР и Р1 связываются с формой 1) в каталитическом центре с низким сродством. Б. Протоны из Ро связываются с Н+-связывающими центрами, имеющими низкое сродство, что приводит к конформацнонному изменению (В) и резкому увеличению сродства активного центра. Свободная энергия для этого перехода поступает благодаря сопряженному увеличению сродства Н+-связывающих центров. Г. АТР, прочно связанный в активном центре, теперь образуется без значительных затрат свободной энергии. Д. Если активность протонов в среде справа (матрикс) достаточно низка, то они могут диссоциировать из связывающих центров, несмотря на их высокое р С в этом конформационном состоянии. Е. После диссоциации протонов конформация белка возвращается в исходное состояние, сродство каталитического центра снижается, и это приводит к освобождению связакН0] 0 АТР.

Этот аналог, будучи лишен громоздкою заместителя при С-5, может, по-видимому, связываться в участке D, не претерпевая деформации. Отсюда следует, что связывание остатка D данного аналога в отличие от связывания остатка D, принадлежащего тетра-NAG, не гребует притока свободной энергии. См. van Eikeren P., hipman D. М., J, Am. hem. So ., 94, 4788 (1972). [c.227]

Помимо того что двухслойный диск обеспечивает быструю нуклеацию, он существенно увеличивает специфичность образования оболочки. Диск может связываться со многими нуклеотидами, тогда как одна субъединица - только с тремя. Следовательно, диск обладает гораздо более высокой избирательностью по отнощению к РНК ВТМ по сравнению с мРНК клетки-хозяина, чем одна субъединица. Еще одно важное свойство дисков состоит в том, что в физиологических условиях они не образуют спиралей без РНК. В этом отнощении важней-щую роль Ифают две карбоксильные Фуппы в каждой субъединице. При нейтральном значении pH в спиральной форме ионизированы обе карбоксильные фуппы, а в ДИС1Ж - только одна. Электростатическое отталкивание между близко расположенными карбоксилат-ионами в спиральной форме благоприятствует образованию диска. Связывание РНК со спиральной формой сопровождается достаточным изменением свободной энергии, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание карбокси-латных ионов. Итак, карбоксилат-ионы - негативный регулятор, препятствующий образованию спирали без РНК. [c.171]

К [34]. Хотя природа связывания молекул воды при образовании различных кристаллических решеток совершенно различна, объединенные вклады трех колебательных и трех поступательных степеней свободы молекул воды приблизительно равны. Поэтому значение теплоемкости воды в зависимости от ее содержания в полимерах дает ценные указания о количестве связанной воды. Если при низких концентрациях в кристаллических гидратах вода специфически связывается, то ее вклад в теплоемкость будет мал и равен вкладу льда. В области высоких содержаний в основном присутствует объемная вода, причем вклад воды приблизительно вдвое превышает вклад льда. Можно ожидать, что в промежуточной области величина теплоемкости будет проходить через максимум, если при повышении температуры связанная вода с низким значением энергии превраш,ается в свободную воду с более высокой энергией. Вблизи комнатной температуры теплоемкость была определена для гидратированных образцов коллагена [34, 35], эластина [30], поли-2-(2-оксиэтоксиэтил)метакрилата [36] и метилцеллюлозы [37]. Значения теплоемкости Ср для образцов, содержащих на 1 г полимера у граммов воды, в зависимости от значения у представлены на рис. 7.1. Во всех случаях экспериментальные данные укладываются на прямые линии. Наклоны этих линий дают значение парциальной молярной теплоемкости Ср. Значения, полученные для вклада воды в теплоемкость, находятся в интервале значений для объемной воды [18 кал/(град моль)]. Это может служить однозначным указанием на то, что воду, сорбированную этими образцами, можно рассматривать в термодинамическом смысле как отдельную жидкоподобную фазу. Значения парциальной молярной теплоемкости при комнатной температуре намного ближе к значениям для объемной воды, чем для льда. Отсюда можно полагать, что свойства сорбированной воды также близки к свойствам объемной воды. С учетом экспериментальной ошибки при комнатной температуре может присутствовать максимально лишь несколько процентов связанной воды. Сходство результатов, полученных для совершенно разных полимеров, говорит о том, что распространенная концепция, согласно которой сорбированная вода может [c.145]

Суперспирализация ДНК может иметь два последствия. Если ДНК остается свободной, ее движения не сдерживаются и отрицательные супервитки вызывают напряжение скручивания, которое может быть снято раскручиванием двойной спирали, как это описано в гл. 2. ДНК может находиться в динамическом равновесии ме- ду состояниями напряжения и раскручивания (см. гл. 32). Однако суперспирализация может сдерживаться, если белки связываются с ДНК и поддерживают ее в определенной трехмерной конфигурации. В этом случае супервитки будут представлены по ходу ДНК, связанной с белками. Энергия взаимодействия между белками и су-перскрученной ДНК влияет на стабильность двойной спирали. Например, если отрицательно суперспирализованная ДНК связывается с белком, относительно специфичным к одноцепочечной ДНК, в области связывания может перманентно происходить локальная денатурация ДНК. С другой стороны, связывание гистоновых белков с образованием нуклеосом стабилизирует двойную спираль отрицательно суперспирализованной ДНК (гл. 29). [c.349]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология