Биологическая химия. Том 31 - Карасев В.А.
Скачать (прямая ссылка):
132. Taylor К A., Dux L., Martonosi A. «J. Mol. Biol.», 1986, 187, 417—427
133. Taylor K. A., Robertson J. D. «J. Ultrastructure Res.», 1984, 87, 23—30
134. Tomchuk P. M„ Procenko N. A., Krasnogolovets V. V. «Biochim. Biophys. Acta», 1985, 807, 272—277
135. Unwin P. N. Т., Henderson R. «J. Mol. Biol.», 1975, 94, 425—440
136. Volkenstein М. V. «J. Theor. Biol.», 1972, 34, 193—195
137. Walker J. E., Saraste M„ Gay N. I. «Biochem. Biophys. Acta», 1984, 768, 164—200
138. Westerhoff H. V., Chen Y. D. «Proc. Nat. Acad. Sci. USA», 1985, 82, 3222—3228
139. Westerhoff H. V., Melandi B. A., Venturoli G., et al. «Biochim. Biophys.
Artp» 1QR4 76Я 9ri7______9Q9
140. Wickoff H. V. «Brookhaven Symp. Biol.», 1968, 21, 252—281
141. Williams R. J. P. «Biochem. Biophys. Acta», 1978, 505, 1—44
142. Williams R. I. P. In: The enzymes of biological membranes. V. 4. Ed.
A. N. Martonosi N. Y., «Plenum Press», 1985, 71—110
143. Wirtz K. «Z. Naturforsch.», 1947, 2b, 94—97
144. Wirtz K. «Z. Naturforsch.», 1947, 3b, 131—134
145. Wolfenden R. In: Chem. Recogn. Biol., Berlin, 1980, 43—61
4. КОНЦЕПЦИЯ СИСТЕМ СОПРЯЖЕННЫХ ИОННО-ВОДОРОДНЫХ связей
Как было сказано во введении, исходной посылкой развиваемой нами концепции явилось положение, что принципы построения надмолекулярных биоструктур и механизмы переноса энергии в них обусловлены неким системообразующим свойством биомолекул. Анализ литературы, проведенный в предыдущей главе, показывает, что таким свойством является, по-видимому, способность различных функциональных групп биомолекул к формированию систем с участием водородных связей. Однако это свойство, несмотря на кажущуюся очевидность и известность, на самом деле практически специально не исследовалось и не анализировалось. В ряде работ [5, 7, 9—12] нами были введены новые понятия и представления, позволив-
шие провести систематический анализ этого свойства и выявить его связь с особенностями организации и функционирования надмолекулярных биоструктур. Изложению результатов этих исследований посвящен данный и все последующие разделы нашего обзора.
4.1. Основные понятия и представления концепции
4.1.1. Определение понятий простой и резонансной группы, их классификация и нахождение в составе биомолекул
Для выявления и последующего анализа системообразующего свойства биомолекул было необходимо ввести такие понятия, которые соответствовали бы поставленной задаче. С этой целью мы рассмотрели элементы, входящие в состав биомолекул и типы их связей [5]'. Пять элементов-органогенов — углерод, азот, кислород, фосфор и сера (С, N, О, Р, S) в сочетании с атомами водорода (протонами) дают практически все разнообразие биологических молекул [22). За исключением водорода, который способен к образованию только одной ковалентной связи, все остальные элементы могут образовывать как о-связи, так и о, я-связи. Однако рассмотрение только парных сочетаний из этих элементов, как это часто делается [22}, еще не полностью описывает особенности этих связей в составе биологических молекул, поскольку я-связи часто бывают распределены не между двумя, а между тремя атомами, что получило объяснение в рамках теории резонанса [16]. Следует отметить, что до настоящего времени отсутствуют термины для обозначения сочетаний из двух и трех элементов-органогенов. Например, парные сочетания именуются как аминогруппа, гидроксильная группа, дисульфидная группа, а тройные — как амидная, карбоксильная, фосфатная группы. Учитывая это обстоятельство, мы пришли к понятиям простой и резонансной групп [5, 12]i.
Простой группой будем называть сочетание из двух элементов-органогенов, связанных между собой о-связью. Обозначим ее как R—Z, где в качестве R и Z могут выступать, в принципе, любые элементы-органогены.
Резонансной группой* будет называться сочетание из трех элементов-органогенов, связанных двумя о- и одной я-связью, способной к перемещению (резонансу). Это сочетание мы обозначим как Q—R=X, причем в качестве Q, R и X также потенциально могут быть любые элементы—органогены. Поясним, что под перемещением я-связи подразумевается возмож-
* Переход протона в группах HQ—R = X:*±:Q=R—ХН, приводящий к перемещению я-связей, не является резонансом в понимании J1. Полннга. Термин «резонансная группа» можно оставить лишь как условный, для обозначения трехатомных групп с 2а и 1я-связями в отличие от двухатомных групп с 10-связью. (Прим. ред.).
ность нахождения резонансной группы в двух состояниях Q—R=X=PtQ=R—X.
Необходимо отметить, что в конкретных структурах эти группы всегда в той или иной степени связаны с атомами водорода. В дальнейшем часто они так и будут нами использоваться, в связи с этими атомами. Однако для теоретического рассмотрения, с учетом того факта, что атомы водорода могут перемещаться от группы к группе, целесообразно выделение именно парных и тройных сочетаний из элементов-органогенов.
