Первичная структура и анализ вторичной и третичной структуры

Часто решаемая задача допускает многовариантность при изменении отдельных модулей общей схемы алгоритма. Например, нри моделировании реакторного процесса или ректификации могут потребоваться различные модели структуры потоков. Поэтому целесообразно ранжировать директивы, выделив первичные, вторичные и т. д. Первичная директива определяет основное действие, например выбирает процесс, а вторичные и последующие конкретизируют условия его протекания. В этом случае если первичная директива корректная, то производится анализ вторичной, затем третичной и т. д. директивы. После анализа и выполнения директивы определенного уровня происходит переход к анализу следующей директивы этого уровня и т. д. Переход к директивам низшего уровня производится в естественном порядке, а возврат на высший уровень можно осуществить, нанример, по пустым директивам. Любые непредусмотренные ситуации отрабатываются управляющей программой и доводятся до сведения потребителя. [c.72]

Анализ продуктов реакций олефинов и смесей олефинов с натрийорганическими соединениями в тех случаях, когда может происходить конденсация с участием карбанионов и олефинов, может пролить свет на вопрос об относительной устойчивости карбанионов. Наиболее стабильные карбанионы, по-видимому, более селективно реагируют с несимметричным олефином неустойчивые димерные карбанионы, например типа 25, будут отрывать протон от олефина, еспи он имеется в избытке, приводя к димерным углеводородам, структура скелета которых остается неизмененной, даже несмотря на возможную последующую прототропную изомеризацию. Вторым продуктом в реакции этого типа является карбанион с удлиненной цепью. Соотношение продуктов в реакциях такого рода указывает на следующую относительную устойчивость карбанионов первичные вторичные > третичные — что именно и противоположно соотношению устойчивостей соответствующих карбониевых ионов, а также свободных радикалов, образующихся при термических реакциях олефинов в отсутствие катализаторов — щелочных металлов [127] [c.229]

Конкретизация представлений о механизме действия каждого отдельного фермента является исключительно трудной задачей. Для этого необходимо предварительное установление не только первичной, но также вторичной и третичной структур фермента. Последнее достигается обычно применением рентгеноструктурного анализа. В итоге создается подробная трехмерная модель молекулы фермента. Увязы- [c.431]

Многие белки могут существовать в виде хорошо образованных кристаллов, что в принципе делает возможным установление их строения методом рентгеноструктурного анализа. Возникающие при этом проблемы весьма нелегки, поскольку даже в маленькой молекуле белка, например инсулина, надо установить положение 700 атомов (не считая атомов водорода). Рентгеноструктурное исследование, оказавшееся чрезвычайно ценным источником сведений о структуре белков, приводит ко все большим успехам в установлении деталей их структуры, Например, на ранних стадиях исследования структуры железосодержащего белка миоглобина достигнутое разрешение составляло 6 А, что не позволяло увидеть индивидуальные атомы, но указывало на скрученную форму пептидных цепей, обвивающих матрицу, состоящую из молекул воды (т. е, давало возможность установить третичную структуру). Увеличение разрешения до 2 А позволило установить положение большинства индивидуальных аминокислот, основываясь на форме содержащихся в них заместителей (первичная и вторичная структура). [c.389]

А требуется провести фотометрическое измерение 400 рефлексов дифракционной картины миоглобина, при разрешении в 2 А — около 10 000 рефлексов, а при разрешении в 1,4 А — более 25000 рефлексов. Число измерений возрастает до сотен тысяч, когда параллельно идет измерение изоморфно замещенных соединений. Все это потребовало заменить фотометрическое измерение дифракционных максимумов прямым отсчетом интенсивности с помощью счетчика квантов иа автоматическом дифрактометре. Показания этого прибора передаются на записывающее устройство, и все последующие расчеты осуществляются с помощью быстродействующих электронных вычислительных машин. Автоматизация рентгеноструктурного анализа позволяет надеяться, что в ближайшие годы этот метод даст нам точное знание первичной, вторичной и третичной структур ряда белков. [c.126]

Таким образом, рентгеноструктурный анализ — единственный из методов, одновременно определяющих первичную, вторичную и третичную структуру белка. Мы рассмотрим в самых общих чертах принципы рентгеноструктурного анализа белков. При [c.89]

Уже давно высказывалось мнение, что первичная структура белка — аминокислотный состав — определяет его пространственную структуру 1116, 117]. Поскольку за последнее десятилетие структура пяти белков — гемоглобина [1181, миоглобина [ПО, 1111, лизоцима [112, 113], а-химотрипсина [119] и рибонуклеазы А [120] — стала известна детально, а еще для нескольких белков рентгеноструктурный анализ дал достаточное разрешение для того, чтобы увидеть основные черты вторичной и третичной структур, многие исследователи пытаются найти корреляцию между аминокислотным кодом (составом и последовательностью аминокислотных остатков) и конформационным кодом (пространственной структурой). [c.388]

Рентгеноструктурный анализ высокого разрешения — это единственный метод, даюш,ий одновременно все необходимые сведения о первичной, вторичной и третичной структуре белков в кристалле. Успехи этого метода и определили современное положение дел в изучении особенностей пространственного строения белковых молекул. Этот параграф посвящен результатам рентгеноструктурного анализа ферментов и родственных им транспортных белков. Рентгеноструктурный анализ белков очень трудоемок, и исследование каждого объекта является итогом многолетних работ, однако и сами белки — апериодические микрокристаллы — относятся к наиболее сложным макромолекулам. Поэтому в ряде случаев оказалось, что рентгеноструктурный анализ дает необходимые сведения все-таки быстрее и в гораздо большем объеме, чем любые другие из применявшихся до сих пор методов изучения белковых молекул. [c.96]

Рибонуклеаза содержит в восстановленном состоянии 8 сульфгидрильных групп. Хаотическая, ненаправленная рекомбинация их при окислении может привести к 105 разным пространственным формам, из которых только одна (или несколько) соответствует природному ферментативно активному белку. Высокая степень восстановления биологической активности при реокислении свидетельствует о том, что либо первичная структура однозначно определяет характер вторичной и третичной, так что окисление проходит однозначно, либо возможно суш ествование нескольких пространственных форм рибонуклеазы, которые обладают биологической активностью. Данные хроматографии, рентгеноструктурного анализа и других исследований свидетельствуют в пользу первого предположения. [c.157]

В связи с возможностью анализировать рентгеноструктурные модели большого количества белков с точки зрения распределения в глобуле различных аминокислотных остатков открылась перспектива для проверки гидрофобной концепции структурной организации белковой макромолекулы, понимания роли разных факторов в стабилизации трехмерной структуры, и для получения эмпирических, возможно даже, количественных соотношений между этими факторами и распределением остатков различной природы в тех или иных частях белковой глобулы. Возникла надежда объединить а-спиральную концепцию и разработанные на ее основе методы предсказания вторичных структур с гидрофобной концепцией и результатами анализа кристаллографических моделей и установить непрерывную логическую связь между первичной, вторичной и третичной структурами, т.е. создать теорию пространственной организации белка. [c.343]

ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА И АНАЛИЗ ВТОРИЧНОЙ И ТРЕТИЧНОЙ СТРУКТУРЫ [c.70]

Резкие изменения структуры целлюлозных материалов, интенсивности взаимодействия между макромолекулами или элементами надмолекулярной структуры и, соответственно, реакционной способности этих материалов в различных реакциях этерификации или 0-алкилирования происходят в результате обработки аминами (стр. 142). Амины образуют с целлюлозой молекулярные соединения. В результате возникновения водородных связей ОН-групп целлюлозы с молекулами аминов разрушаются межмолекулярные водородные связи, резко снижается степень кристалличности целлюлозы, изменяется рентгенограмма (появляется рентгенограмма аморфной целлюлозы, характеризуемая отсутствием отчетливых рефлексов). Так, в результате обработки хлопковой целлюлозы этиламином (4 ч при 4°С) и последующей сушки волокна при нормальной температуре (во избежание значительной рекристаллизации целлюлозы) степень кристалличности целлюлозы, определяемая методом рентгеноструктурного анализа з снижается с 86 до 30%- Чем меньше молекулярный вес первичного амина, применяемого для обработки, тем больше достигаемый эффект. После обработки метиламином, например, происходит почти полная аморфизация целлюлозы. При переходе от первичных к вторичным и, особенно, к третичным аминам, для которых образование водородных связей с ОН-группами целлюлозы затруднено, эффект резко снижается. [c.83]

Первой была секвенирована система E oRI [148,277]. Анализ последовательностей показал, что рестриктаза и метилаза существенно различаются на уровне первичной структуры, несмотря на то, что оба фермента взаимодействуют с одной н той же субстратной последовательностью. В дальнейшем оказалось, что Это характерно и для остальных исследованных случаев [88,109,199,350,356,382]. Возможно анализ на уровне вторичной или третичной структур позволит обнаружить общие структурные элементы, однако, все же более вероятно, чт отсутствие гомологии указывает на различную природу механизмов взаимодействия сопряженных рестриктаз и метилаз с субстратом. [c.115]

В спектрах сложных смесай достаточно четко проявляются резонансные поглощения атомов С в насыщенных (10—50 м. д.) и ароматических (100—150 м. д.) структурах. К сожалению, эти полосы полностью перекрывают сигналы атомов С, соседствующих с атомами 8 и N [214, 215, 243]. Атомы О заметно сМещаюг области резонанса соседних С-атомов в более слабое поле, так что, алифатические и алициклические атомы в связях С—О — поглощают при 65—80 м. д., ароматические атомы С, замещенные группами ОН или ОК,— при 150—160 м. д., а атомы С в карбонильных группах — при 160—220 м. д. Предпринимались попытки детализации структурно-группового анализа нефтяных фракций на основе ЯМР С с раздельным определением первичных, вторичных, третичных и четвертичных атомов С, а также замещенных и незамещенных С-атомов, входящих в состав ароматических систем [69]. Однако обоснованность такого подхода к анализу [c.31]

История исследований белков, по сравнению с другими классами природных соединений, наиболее богата событиями и открытиями, поскольку эти вещества вездесущи в живой природе, очень многообразны и наиболее сложны по структуре. Кроме того, их сложность и большие молекулярные размеры сочетаются с низкой устойчивостью и трудностью индивидуального выделения. Но к настоящему времени многие барьеры на этом пути преодолены. Достаточно быстро и надежно хроматографически определяется аминокислотный состав белков и последовательность их соединения между собой рентгеноструктурный анализ позволяет установить пространственную структуру тех белковых молекул, которые удается получить в виде кристаллов различными вариантами метода ЯМР успешно исследуется поведение белков в растворах, в процессах комплексообразования, т.е. в ситуации, близкой к той, которая имеет место в живой клетке. В настоящее время принято различать четыре структурных уровня в архитектуре белковых молекул первичная,вторичная,третичная и четвертичная структуры белков. [c.94]

В нач. 50-х гг. была выдвинута идея о трех уровнях организации белковых молекул (К. У. Линдерстрём-Ланг, 1952)-первичной, вторичной и третичной структурах. Определены первичные структуры инсулина (Ф. Сенгер, 1953) и рибонуклеазы (К. Анфинсен, С. Мур, К. Хёрс, У. Стайн, 1960). По данным рентгеноструктурного анализа были построены трехмерные модели миоглобина (Дж. Кендрю, 1958) и гемоглобина (М. Перуц, 1958) и, т. обр,, доказано существование в Б, вторичной и третичной структур, в т. ч. а-спирали, предсказанной Л. Полингом и Р, Кори в 1949-51. [c.248]

ЯМР уже давно вьннел на первое место среди методов структурных исследований. Сегодня двух- и трехмерная ЯМР-Фурье-спектроскопия позволяет по спектрам OSY (корреляционная спектроскопия) и NOESY (спектроскопия ядерного эффекта Оверхаузера) определить взаимодействия атомов внутри молекулы, установить первичную и вторичную, а иногда даже третичную структуру сложнейших биомолекул полимера. Метод ЯМР высокого разрешения достаточно надежен при анализе конфигурационных последовательностей звеньев в макромолекулах полимеров. [c.267]

Многообразие первичных последовательностей мРНК из клеток эукариотов (см. разд. 22.4.4) создает очень много возможностей для предположений о вторичной структуре РНК. Однако они невелики по сравнению с разнообразием, которое возможно для вирусов. Полная первичная последовательность РНК бактериофага М82 была опубликована в 1976 г. Она содержит цепь из 3569 нуклеотидов, и вторичная структура только одной половины цепи занимает двойную страницу в оригинальной публикации [72]. В качестве иллюстрации приведем возможную вторичную структуру 179 нуклеотидных остатков З -конца РНК вируса (52). Она содержит 55 пар оснований, 43 из которых представлены О-С-парами, обеспечивающими около 60% спиральности этого фрагмента структуры. Даже при примерно 70% спиральности, достигаемой во вторичной структуре всего вируса, методами рентгеноструктурного анализа удается лишь приблизиться к проблеме третичной структуры, по крайней мере в настоящее время. [c.63]

На основе анализа взаимодействи1[, придающих устойчивость каждому из названных уровней молекулярной организации, предложено характеризовать эти уровни относительной стабильностью связей. Так, первичная структура определяется ковалентными связями полипептидной цепи, вторичная — водородными связями между витками а-спирали или складками кросс-Р-формы, третичная — гидрофобными связями между неполярными радикалами, а также более слабыми водородными связями между далеким вдоль цепи звеньями и солевыми мостиками и т. и. Иными словами, восхождение от низших к высшим уровням молекулярной организации характеризуетс5[ постепенным ослаблением связей устойчивость же уровней с ослабленными связями обусловлена эффектами кооиера-тивности (см. стр. 128). Бернал дополнил схему представлением о четвертичной структуре — [c.60]

В период 1946—1960 гг. английскому ученому Дж. Д. Кендру и его сотрудникам удалось точно установить структуру глобулярного белка миоглобина. Миоглобин, обнаруженный в тканях мышц, представляет собой белок, очень похожий на гемоглобин, но имеющий только одну полипептидиую цепь в молекуле (молекулярный вес 17 ООО). Как показал рентгеноструктурный анализ кристаллов миоглобина, молекула этого белка содержит полипептидиую цепь, которая не вся является единой спиралью, а содержит восемь коротких сегментов, имеющих конформацию альфа-спирали, связанных неспиральными участками. Такая особенность трехмерной структуры полипептидной цепи — расположение в пространстве участков с правильной (повторяющейся) структурой (вторичной структурой) — называется третичной структурой белка. Третичная структура, как и вторичная, определяется последовательностью аминокислот (первичной структурой). [c.683]

Если мы попытаемся расширить область применения метода конформационного анализа, как он описан выше, включив макромолекулы, то встретимся с трудной задачей выбора наиболее стабильной конформации из огромного числа принципиально возможных конформаций. К счастью, природные, а также синтетические макромолекулы имеют периодически повторяющиеся структурные единицы, и такая структурная регулярность приводит к регулярности пространственного расположения. Взаимодействия между структурными единицами одинаковы или, по крайней мере, очень сходны во всей цепи и при подходящих условиях придают цепи специфический вид. В случае природных макромолекулярных веществ в связи с этим часто говорят не о конформации, а используют термин вторичная или третичная структура в противоположность первичной структуре, под которой подразумевают присущую цепи химическую структу-РУ lejios [c.105]

Молекулярно-массовое распределение изучалось различными методами наиболее приемлемым оказался метод гель-проникающей хроматографии, получивший развитие в работах Бенойта и др. [17] в 1966 г. Анализ структуры макромолекул — новая область исследований. Разветвленный полиэтилен был изучен Швалоу в 1935 г., а линейный стереоспецифический полиэтилен — Зиглером [18] в 1953 г. После 1960 г. были изучены статистические, блок- и привитые сополимеры, изменения их первичных, вторичных и третичных структур в пленках, а также структура и характеристики мембран. [c.15]

В настоящее время в ряде лабораторий проводится рентгено-структурпый анализ многих белков. Инсулин, рибонуклеаза, лизоцим и цитохром С являются ближайшими объектами. Методы снятия рентгенограмм, фотометрпрования пятен и методы вычислений поддаются в значительной степени механизации и автоматизации. Можно полагать, что в ближайшие годы рентгеноструктурный анализ даст нам точное знание первичной, вторичной и третичной структуры десятков белков. Тогда эта проблема перейдет в область решенных, т. е. станет проблемой вчерашнего дня. Даже сейчас, когда только что на примерах миоглобина и гемоглобина выработан подробный путь — алгорифм измерений и расчетов — п показан их конечный итог, мы уже можем считать все три уровня строения белка в главных чертах установленными. [c.110]

Анализ экспериментальных данных показывает, что свойства химических веществ сложной молекулярной структуры определяются не только типом и количеством составляющих молекулу атомов или функциональных групп, но и местом расположения и взаимным их влиянием (как, например, у цис- и транс- алкенов, изоалканов, алкилцикланов, алкилбензолов и т.д.). С этой точки зрения большее внимание заслуживает аддитивный метод моделирования свойств изоалканов В.М. Татевского, также основанный на принципе аддитивности информации, где учтено влияние места расположения функциональных групп [40]. Метод Татевского основан на суммировании количества углерод - углеродных связей (n j), различающихся по принадлежности к первичному, вторичному, третичному и четвертичному углеродным атомам [c.18]

Ввиду сложной субмолекулярной организации биополимеров, включающей первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру, особое значение для описания структурных свойств и функциональной активности биополимеров приобретает динамика движения на разных наноскопических уровнях. Существует ряд экспериментальных методик и теоретических приближений, позволяющий определять масштабы и характеристические времена таких движений. Среди экспериментальных методов эффективно применение мессбауэровской спектроскопии (МС), рэлеевского рассеяния мессбауэровского излучения (РРМИ) и рентгенодинамического анализа (РДА). Определение иерархии движений целесообразно осуществить на хорошо изученных белках миоглобине (МЬ) и гемоглобине (НЬ). Для увеличения чувствительности МС производится замена гема с натуральным атомом железа на гем, включающий изотоп Ре. В результате с. помощью МС можно определять среднеквадратичные смещения атома железа в геме и движения гема как целого — [c.468]

Как прежде из анализа первичных и третичных структур белков выводились зависимости и правила упаковки отдельных аминокислотных остатков во вторичные структуры, так теперь стали изучать направления свертывания полипептидных цепей в высокорегулярных белках, анализировать контактные поверхности между сближенными участками а-спиралей и -структур и выводить правила упаковки отдельных вторичных структур в супервторичные. Последние не могли не вызвать к себе повышенного интереса, поскольку, согласно Г. Фасману, выражающему в данном случае господствующее мнение "Супервторичные структуры являются главными компонентами доменов, которые при взаимодействии образуют трехмерные конформации белков" [238. С. 236]. Существенно, однако, то обстоятельство, что изучение более высоких уровней структурной организации белков стало проводиться не после решения задачи о формировании практически неограниченного количества нерегулярных структурных элементов на локальных участках аминокислотной последовательности и у целых белковых молекул, и даже не после выяснения причин образования самих а-спиралей и -структур и выработки надежных правил их идентификации. Все эти задачи так и остались нерешенными. По-прежнему сохранился чисто эмпирический подход, дополнившийся еще более упрощенным представлением трехмерных структур белковых молекул. Возник даже особый вид сюрреалистической белковой графики (рис. II.9), а позднее, с появлением цветных мониторов и принтеров, — живописи [251—254]. [c.317]

Приведенные выще примеры указывают на то, что титрование отдельных остатков в белке зависит от последовательности аминокислот в нем. Однако до сих пор мы имели дело лищь с короткими пептидами, обладающими относительно гибкой конформацией. Белковые же молекулы, кроме первичной, имеют вторичную и третичную структуру. Поэтому при анализе ионизационного равновесия в белках необходимо принимать во внимание электростатические взаимодействия, возникающие между всеми близко расположенными друг к другу зарядами. Попытки количественного исследования этих взаимодействий в отдельных случаях были достаточно успещными, однако в целом эта проблема до сих пор остается чрезвычайно сложной. Как будет показано ниже, все полиэлектролиты создают вокруг себя облако из противоионов, что приводит к ослаблению ионных взаимодействий. Плотность этой ионной атмосферы зависит от концентрации электролита в растворе и от геометрии близко расположенных заряженных групп полимера. В принципе в условиях высокой ионной силы данные титрования прежде всего отражают электростатические взаимодействия между близлежащими заряженными группами. Следовательно, при таком титровании мы получаем некоторую информацию о локальной вторичной и третичной структурах. Однако сами по себе данные полного потенциометрического титрования еще недостаточно информативны. [c.48]

Коренным переломом в изучеини строения опорных белков явился метод рентгеноструктурного анализа, В 30-х годах Аст-бюри впервые получил рентгенограммы белков, в которых пептидные цепи ориентированы в одном определенном направлении с образованием а-спирал и. В дальнейшем Полинг и другие благодаря использованию метода рентгеноструктурного анализа, построению моделей с учетом размеров пептидных цепей и 1ИХ пространственного расположения, а также проведя соответствующие растеты, установили не только первичную м вторичную, но и третичную структуры. Широкое применение ряда физических методов — рентгеноструктурного анализа с использованием ЭВМ, методов ИКС, ЯМР и ПМР, позволило более углубленно изучить ультраструктуру склеропротеидов-нервной ткани. [c.139]

Исследована зависимость скорости реакции с-гало-гендезоксибензоинов с алифатическими минами от характера среды, структуры амина, природы уходящей грушш в субстрате и температуры. На основании анализа полученных данных сделан вывод, что механизм процесса с участием первичных и вторичных аминов несколько отличается от механизма для реакции третичных аминов. В то хе время во всех исследованных реакциях скорость определяющей является стадия разрыва связи углерод - галоген в переходных состояниях степень разриа указанной связи практически одинакова. [c.439]

Определение аминокислотных последовательностей и расшифровка трехмерных структур миоглобина, гемоглобина, лизоцима и ряда других белков позволили в 1960-е годы сформулировать задачу установления зависимости между химическим и пространственным строением белковых молекул. Впервые стала возможной постановка исследований структурной организации белков, конечная цель которых заключается в априорном предсказании нативной конформации и динамических свойств белковых молекул по известной аминокислотной последовательности. Поиски решения этой задачи продолжаются с возраста-юш,ей интенсивностью более тридцати лет. С самого начала возобладал и по сей день остается господствующим, чуть ли не единственным, эмпирический подход. Его материальной основой служат главным образом данные рештеноструктурного анализа белков, а идейной -три гипотетических представления а-спиральная концепция Полинга и Кори [1, 2], классификация белковых структур на первичную, вторичную и третичную, предложенная Линдерстрем-Лангом [3], и гидрофобная концепция Козмана [4]. [c.229]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология