Физическая биохимия - Фрайфелдер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Н К)
и о
о
v и к..
"т
пептидные
связи
С-конец
РИС. 1-3.
Структура полипептид-ной цепи. Показаны N-и С-концы, пептидные связи и расположение боковых цепей (Ri, R2 и
Ra).
н
/ Н\ / Ь
,, С', r-H-S N^/
V"K и /-\J
И —С
\
N—С
У
йезоксирийоза
/
Ьезоксирийоза О Н
тимин
Н
\
айенин
Н N—Н***0
Y—с // х.
/N^c/
н—с: N • ¦ * Н — N
\ /
N—ч
йезоксирийоза О* -Н—N
с-
\
Ьезоксирийоза
I
\
н
цитозин
гуанин
РИС. 1-4.
Две главные пары оснований в ДНК. Если обведенную пунктирной линией ме-тильную группу заменить атомом водорода, то полученная формула будет соответствовать урацилу.
нимально соприкасаются с водой. Приведенные рассуждения позволяют объяснить тот факт, что в нуклеиновых кислотах, полностью связанных водородными связями, как в ДНК, пары оснований находятся внутри и окружены гидрофильными фосфатно-углеводными цепями.
основание
основание
основание
ОН
5-фосфаттжый
конец
РИС. 1-5,
ОН
он
сахар фосфат сахар фосфат сахар З'-ОН-
конец
Структура простой полинуклеотидной цепи. Сахарные и фосфатные остатки чередуются, фосфатная группа всегда соединяет атомы углерода в положениях 3' и Б'.
Первичной структурой полимера, состоящего из различных мономеров, является последовательность ковалентно связанных мономеров, например последовательность аминокислот в белке или последовательность нуклеотидов в полинуклеотиде. Первичная структура полимера может быть определена путем химического анализа с применением большого числа методов разделения, описанных в гл. 8 и 9. Однако сами химические методы в данной книге не будут рассмотрены.
Вследствие взаимодействия между боковыми цепями различных аминокислот в белках и между основаниями в нуклеиновых кислотах, а также взаимодействий их с водой, биополимеры редко представляют собой полностью линейные цепи; вместо этого они складываются с образованием сложных пространственных структур.
Для описания образующихся пространственных структур используют понятие о вторичной, третичной и четвертичной структурах. Под вторичной структурой понимают, как правило, ближние взаимодействия, приводящие в случае белков к образованию а-спиралей и p-структур, в случае нуклеиновых кислот — спиралей.
Образование третичной структуры определяется дальними взаимодействиями, среди которых в случае глобулярных белков основной вклад вносят гидрофобные взаимодействия. Объединение нескольких белковых глобул или пространственно организованных различных биополимеров, не связанных между собой ковалентно и функционирующих как единое целое, и определяется как четвертичная структура. Примерами таких структур являются вирусы, мембраны, нуклеопротеиды и т. д. Однако применение терминов «третичная и четвертичная структуры» иногда оказывается неоднозначным.
Структуры полимеров
о-
А
н
и
РИС. 1-6.
А — таутомсрные формы пептидной связи; жесткость, возникающая из-за частично двойного характера связи, объясняет, почему пептидная связь является плоской. ? — часть полипептидной цепи; стрелки указывают на те связи, вокруг которых возможно свободное вращение, жесткие пептидные связи обведены рамками.
Фосфодиэфирная связь. Стрелками указаны связи, вокруг которых может происходить вращение.
Пептидная связь является плоской (рис. 1-6), что налагает ряд ограничений на возможные типы вторичных структур белков. С другой стороны, все связи, включающие а-углеродные атомы, подвижны и могут образовывать множество разных структур.
Фосфодиэфирные связи в нуклеиновых кислотах также подвижны (рис. 1-7). Однако, поскольку основания представляют собой систему плоских сильно гидрофобных колец, окруженных лишь небольшим числом способных к протонированию и депротонированию групп, они имеют тенденцию к межплоскостным взаимодействиям (гл. 16), уменьшая при этом до минимума контакт с водой. Это в свою очередь приводит к увеличению жесткости структуры, даже в случае одноцепочечного полинуклеотида.
Линейный полимер, который способен свободно вращаться вокруг многих связей в цепи и в котором нет существенного взаимодействия между боковыми группами, называется неупорядоченным клубком (рис. 1-8). Он не обладает определенной трехмерной структурой или формой, так как она постоянно изменяется под действием броуновского движения. Размеры клубка описываются усредненной величиной — средним, радиусом инерции ’
