Взаимодействие электронно-конформационное

Наличие линейной памяти и кооперативности в макромолекулярной цепи определяет ее особые свойства в информационном аспекте. Изменение конформации участка цепи влияет на его химическую реактивность и, наоборот, химические воздействия на участок цепи изменяют его конформационное состояние. События, происшедшие в каком-либо участке цепи, вызывают конформацнонные изменения во всей цепи. Макромолекулярная цепь способна служить каналом для передачи информации о химических событиях в некотором удаленном звене. В свою очередь конформационный сигнал, сообщенный началу цепи, может дойти до любого ее звена и вызвать изменение его химических свойств [50, 51]. Реализуются электронно-конформационные взаимодействия (ЭКВ, см. стр. ПО). На языке неравновесной термодинамики сказанное означает сопряжение химических (электронных) процессов с конформационными перестройками, и мы можем написать в линейном приближении [c.146]

Специфика действия фермента заключается, очевидно, в реакции распада комплекса (ЕЗ) —Р + Е, т. е. в механизмах процессов, протекающих в активном центре фермента, где происходит трансформация субстрата в продукты реакции. Теория ферментативного катализа в современной биофизике еще не сформирована в окончательном виде. Тем не менее изложенные в предыдущих главах представления о динамической организации белков и электронно-конформационных взаимодействиях находят широкое применение в этой области. [c.419]

Электронно-конформационные взаимодействия в ферментативном катализе 425 [c.425]

Электронно-конформационные взаимодействия [c.195]

Конформационные события несомненно играют важную роль-в сопрягающих мембранах. Следует думать, что наряду с электронно-конформационными реализуются и протонно-конформационные взаимодействия. Протоны также могут туннелировать — в отличие от более тяжелых атомов и групп. [c.444]

Как уже указывалось (см. стр. 144), наличие линейной па-Л яти в полимерной цепи приводит к ее особым физическим свойствам [1] Поведение молекулы белка определяется свойствами цепи как целого, электронно-конформационными взаимодействиями (см стр. 146) и конкретными особенностями первичной структуры— информационными характеристиками, кодируемыми на генетическом уровне. Важная физическая задача состоит в установлении связи между пространственным строением молекулы белка и первичной структурой цепи или цепей, ее образующих. [c.178]

Исследование денатурации, естественно, не раскрывает устройства машины — белковой глобулы. Денатурация означает разрушение этой машины. Тем не менее при таком разрушении мы получаем некоторые сведения об устойчивости внутренних связей, об электронно-конформационных взаимодействиях (ЭКВ) в белке (см. 6.7). [c.248]

Рассмотрение ЭКВ только начато в этой книге. Дальнейшее развитие таких представлений, теоретическое и экспериментальное исследование ЭКВ — одна из наиболее актуальных задач молекулярной биофизики. Здесь особенно перспективным представляется изучение ферментов, содержащих в качестве кофакторов атомы переходных металлов. О металлоферментах коротко рассказано в 6.8. Электронные оболочки переходных металлов являются мягкими в том смысле, что для их перестройки требуются сравнительно малые энергии — речь идет о -электронах. Соответственно координационные связи, образуемые атомом переходного металла, зависят от окружающей среды. Известно явление так называемо й дисторсионной изомерии— существования комплексов переходных металлов в изомерных формах, разнящихся длинами связей и углами между связями. Конформационная перестройка белковой структуры, образующей координационную систему переходного металла, может сильно воздействовать на строение такой системы. Тем самым, в этих случаях непосредственно реализуются электронно-конформационные взаимодействия. Их Изучение требует развития соответствующих разделов квантовой химии. Научная идеология этой области та же, что в современной неорганической химии, и поэтому законно считать исследования металлоферментов, а также любых комплексов биополимеров с металлами, относящимися к бионеорганической химии. [c.609]

При переходе от молекулярных систем к надмолекулярным структурам живых клеток и организмов мы встречаемся со специфическими проблемами физики конденсированных сред. Биологические мембраны, сократительные системы, любые клеточные структуры имеют высоко специализированное гетерогенное строение. Во всех функциональных надмолекулярных структурах определяющую роль играют белки, взаимодействующие с другими органическими молекулами (например, с липидами в мембранах) и с различными ионами, начиная с малых ионов щелочных и щелочноземельных металлов. В гетерогенных надмолекулярных системах реализуется специальное динамическое поведение, ответственное в конечном счете за важнейшие явления жизнедеятельности. Это поведение определяется особым состоянием биологических надмолекулярных систем. Мембраны имеют жидкое или жидкокристаллическое строение, белки плавают в липидном море . Сократительные белковые системы, ответственные за превращение химической энергии (запасенной преимущественно в АТФ) в механическую работу, т. е. системы механохимические, построены из различных фибриллярных белков, взаимодействующих друг с другом. Естественно, что внутримолекулярная и молекулярная подвижность, т. е. конформацион-ные движения, играют главную роль в динамике надмолекулярных структур. В конечном счете электронно-конформационные или ионно-конформационные взаимодействия лежат в основе всей клеточной динамики. [c.611]

Как мы видели, важнейшие биологические свойства белков и нуклеиновых кислот — это не электронные, а конформационные свойства, выражающиеся в способности приобретать различные конформации, в результате чего организуются структурные соответствия между молекулами. Рассмотрение этих свойств непосредственно не требует квантовой механики. Однако дело обстоит не так уж просто. В биологии на молекулярном уровне реализуются сложные взаимодействия электронных и кон-формационных превращений. [c.327]

Такая классификация необходима, поскольку в модельных конформационных расчетах, описанных в последующих главах, значения длин связей и некоторых валентных углов принимаются в качестве эмпирических постоянных. Да и неэмпирические расчеты практически всегда базируются на этих опытных величинах, хотя в принципе их можно получить минимизацией полной энергии молекулы (энергии взаимодействия электронов и ядер) по геометрическим параметрам, описывающим взаимное расположение атомов. [c.26]

Конформационная энергия зависит от типа взаимодействия. Так, по данным Э. Илиела, при взаимодействии атом — атом [формула (64)] она составляет 7,1 кДж/моль, при взаимодействии атом — электронная пара [формулы (65) и (66)] равна соответственно 2,5 и 3,4 кДж/моль, а при взаимодействии электронная пара — электронная пара [формула (67)] конформационная энергия равна нулю. [c.384]

В области молекулярной биофизики основу для понимания механизмов функционирования макромолекул составляют современные представления об электронно-конформационных взаимодействиях (ЭКВ) (М. В. Волькенштейн). Трансформация энергии и появление продуктов реакции в комплексах достигается в результате внутримолекулярных взаимодействий отдельных частей макромолекулы. Отсюда логически вытекают биофизические представления о своеобразии макромолекулы как физического объекта, сочетающего в себе взаимодействия по статистическим и механическим степеням свободы (Л. А. Блюменфельд, Д. С. Чернавский). [c.11]

В макромолекулах происходят сложные процессы трансформации энергии, включаюш ие миграцию энергии электронного возбуждения и транспорт электронов. В основе функционирования макромолекул лежат электронно-конформацион-ные взаимодействия (ЭКВ), которые проявляются в самых различных процессах, где участвуют биологически активные макромолекулярные комплексы. [c.168]

Динамика электронно-конформационных взаимодействий 407 [c.407]

Динамика электронно-конформационных взаимодействий [c.407]

Динамика электронно-конформационных взаимодействий 411 [c.411]

Динамика электронно-конформационных взаимодействий 413 [c.413]

Таким образом, цитированное утверждение Пюльманов не относится к белкам и нуклеиновым кислотам. Их биологическая функциональность, определяемая, конечно, химическим строением, не связана с обобществлением я-электронов. Действие белков (прежде всего ферментативное) основано на том, что при химическом воздействии на биополимер происходит его конфор-мационная перестройка (см. далее). Актуальная задача квантовой биохимии состоит в изучении электронно-конформационных взаимодействий (ЭКВ) (см. [56, 57], и стр. 146, 408). Биорегуляторы же действительно представляют собой большей частью я-электронные системы. Их регуляторное воздействие на белки как раз и определяется ЭКВ [56, 58]. [c.110]

Кроме того, невалентные фермент-субстратные взаимодействия реализуются в системах, состоящих из многих сотен атомов, в то время как электронные, чисто химические взаимодействия происходят в активном центре между ограниченным числом атомов, принадлежащих функциональным группам. Невалентные взаимодействия приводят к конформационным изменениям, характерные времена которых намного больше, чем времена колебательной релаксации, сопровождающие чисто электронные переходы. На первом этапе катализа определяющее значение приобретает характер структурно-динамического взаимодействия фермент - субстрат. На втором этапе, после образования активного комплекса, основную роль уже играют квантово-механические электронные процессы взаимодействия между ограниченным числом атомных групп в активном центре. Следовательно, конформационно-динамические аспекты ферментативного катализа, связанные с формированием химически активной конфигурации, можно рассматривать независимо от кванто-во-механической природы элементарного акта разрыва связей субстрата в активном центре. Это обстоятельство отражает природу ферментативного акта как следствие электронно-конформационных взаимодействий в молекуле белка-фермента. [c.427]

Изложенный материал служит в биофизике теоретической базой для анализа биологических явлений на разных уровнях организации при выяснении элементарных молекулярных взаимодействий и путей регуляции в биологических системах. Как было показано выше, этот подход связан с современной идеей об электронно-конформационных взаимодействиях в макромолекулярных комплексах, функциональные свойства которых определяют как молекулярные особенности метаболических процессов, так и конкретные механизмы их регуляции. [c.3]

Третьей концепцией является гипотеза Кошланда о принудительном индуцированном соответствии структуры фермента структуре субстрата при их взаимодействии. Согласно гипотезе, присоединение субстрата к ферменту должно сопровождаться изменением конформации последнего. Применительно к ме-таллоферментам гипотеза об индуцированном соответствии была конкретизирована М.В. Волькенштейном в виде представлений об электронно-конформационном соответствии, каждому электронному состоянию атома металла в ферменте (валентность, спиновость и т. д.) соответствует определенная конформационная структура белковой глобулы. В состоянии равновесия система может быть охарактеризована как конформен (по аналогии с поляроном, характеризующим состояние электрического заряда и окружающей среды в кристаллах). [c.555]

Гибкие циклические системы стремятся принять конформацию с минимальной энергией, в которой сумма всех классических компонентов энергии напряжения (напряжение деформации связей, торсионное напряжение, напряжение, обусловленное невалентными взаимодействиями и взаимодействием электронов) мпнимизована для всех валентных углов и межатомных расстояний (см. разд. 2.1.7.) Для шестичленных насыщенных циклических соединений жесткая кресловидная конформация соответствует наиболее устойчивому конформационному изомеру например, циклогексану соответствует конформация кресла (22), обладающая симметрией Оз [c.43]

В зтой наглядной модели рассматриваются колебания атомных ядер, возникающие в результате образования ФСК, т. е. взаимодействия фермента с субстратом. При этом взаимодействии изменяются состояния электронных оболочек субстрата и атомных групп активного центра. Электронные оболочки испытывают возмущение вследствие взаимодействий в ФСК. Превращение субстратов в продукт есть химический процесс, т. е. изменение состояния электронных оболочек молекул. Как и в любой иной химической реакции, при этом происходят перемещения атомных ядер. Среди движений атомных ядер наименьшей энергии требуют низкочастотные деформационные колебания и повороты вокруг единичных связей, т. е. изменения конформаций, В 6.4 уже рассматривались конформационные изменения в ФСК. Важнейшее значение для ферментативного катализа имеют взаимодействия электронных и конформационных степеней свободы — электронно-конформационные взаимодействия (ЭКВ), ЭКВ рассмотрены в работах Волькенштейна, а также Блюмен-фельда, Чернавского и их сотрудников. [c.194]

Перемещение электронов в молекулярных системах всегда сопровождается перемещением атомных ядер. Как мы видели (гл. 6), в биополимерных системах реализуются электронно-конформационные взаимодействия (ЭКВ). Движение электрона и плотности зарядов в биополимерной системе, в частности, в мембране, сопряженное с конформационными движениями, может трактоваться как перемещение квазичастицы — конформона (с. 198). Есть весьма веские основания рассматривать окислительное фосфорилирование в ЦПЭ, исходя из этих представлений. [c.439]

Перенос электронов происходит между центрами, фпкспро-ванными в мембране тилакоида. Эти центры можно рассматривать как достаточно глубокие электронные ловушки. Можно представить центр потенциальной ямой и рассматривать уровни, которые занимает перемещаемый электрон. Решается задача о переносе электрона между двумя соседними компонентами цепи, т. е. между основными уровнями потенциальных ям, ра.зде-ленных барьером ( 13.4). При этом в фотосинтетическоп системе реализуются электронно-конформационные взаимодействия, к рассмотрению которых уместно подойти с помощью модели потенциальной ямы (см. 6.6). После переноса электрона молекула акцептора оказывается в неравновесной конформации, медленно релаксирующей к равновесию. Это создает возможность сбалансированного резонанса и туннельного эффекта. Строгая количественная теория, однако, еще не построена. [c.462]

Весьма актуальны проблемы электронно-конформационных взаимодействий (ЭКВ), решаемые методами квантовой механики [56, 57]. ЭКВ лежат в основе действия ферментов (см. гл. 6). В связи с этим особый интерес представляют ферменты, содержащие в качестве кофакторов атомы переходных металлов. Их теоретическое исследование должно основываться на квантовой химии координационных соединений. Речь идет о бионеорганн-ческой химии. [c.115]

Для того чтобы получить не только положение линий в спектре ЭПР трирадикала, но и реальный вид спектра, необходим анализ ширин линий. Основным механизмом уширения линий является модуляция обменного взаимодействия электронов внутримолекулярными движениями и конформационными переходами в трира-дикале. Анализ этого механизма уширения для трирадикалов, как и для бирадикалов, проводили в рамках статической модели [18]. [c.249]

В предыдущих главах было показано, что ядерная система макромолекул характеризуется широким набором различных видов внутримолекулярных движений. Проблема, которую предстоит рассмотреть в этой главе, состоит в том, каким образом при электронном переходе, включающем перенос электрона или миграцию энергии электронного возбуждения, осуществляется взаимодействие с колебательными степенями свободы. Понимание этой проблемы необходимо также для рассмотрения механизма электронно-конформационных взаимодействий, лежащих в основе функционирования биомакромолекул. [c.375]

Как было показано, конформационные изменения в белковой глобуле носят релаксационный характер и характеризуются целым набором различных времен. Они происходят, как правило, намного медленнее, чем чисто электронные переходы. Быстрые изменения электронного состояния молекулы белка (например, восстановление атома Ре активного центра цитохрома) нарушают исходное равновесное конформационное состояние и приводят каскаду последовательных конфор-мационно-релаксационных актов, носяш их направленный характер (см. 1, гл. X). Именно это обстоятельство составляет физическую основу конформационно-релак-сационной концепции ферментативного катализа (Л. А.Блюменфельд). Появление продукта реакции рассматривается здесь как закономерный результат электронно-конформационных взаимодействии в комплексе фермент - субстрат. Предполагают, что конформационные изменения фермент-субстратного комплекса, следуюш ие за изменением электронного состояния субстрата в активном центре фермента, носят характер направленной релаксации и включают процессы превраш ения молекул субстрата в молекулы продукта. Элементарный акт ферментативной реакции [c.425]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология