Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Уотсон Дж. -> "Молекулярная биология гена" -> 47

Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.

Уотсон Дж. Молекулярная биология гена — М.: Мир, 1978. — 706 c.
Скачать (прямая ссылка): molekulyarnayabiologiyagena1978.djvu
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 317 >> Следующая

Агрегация отдельных молекул также происходит спонтанно Наыяд-иым примером этого может служить такой белок, как гемоглобин (рис. 4-16). Под влиянием агентов, разрывающих слабые связи (напри-ыер, яючохшны), молекула этого белка может быть разделена на две половинки с молекулярным весом 32 ООО каждая Если яятрм удалит» мочевину, то половинки быстро соединятся вновь с образовавием исходнон функционально активной молекулы. Поверхностная структура этих половипок в высшей степени специфична, так что они взаимодействуют только друг с другом и не взаимодействуют ии с какими другими молекулами в клетке.
Аналогичным образом на основе общего принципа самооргавизации образуются также крупные и бопее сложные клеточные структуры, например мембраны и клеточные степки. И те и другие представляют собой мозаичиые образования, построенные из большого числа различных молекул, как крупных (белки), так и гораздо более мелких (липиды). В настоя-
Рис. 4-16. Образование активной молекулы молекула распадается на див половинки, каж-
гемоглобина из двух половинок. дая из которых содержит одну а- и одну р-цепь
Молекула гемоглобина содержит две а-цепн После удаления мочевины ноловшлш вновь
и две р цепи В растворе мочевины (реагент, соединяются, образуя целую молекулу,
дестабилизирующий слабые связи) нативная
щее время практически ничего пе известно о точной организации молекул в этих очень крупных и сложных структурах. Тем не менее все говорит
о том, что молекулы, входящие в состав этих структур, образуют прочные связи только с другими молекулами в клеточной мембране (или клеточной стенке). Особенно отчетливо это видно на примере липидов, которые совершеиио нерастворимы в воде, так как содержат длинные неполярные углеводородные цепи. Новообразованные липиды легко присоединяются вандерваатьсовыми связями к другим липидам мембраны (или оболочки) и значительно труднее переходят в водпуго (полярную) среду клетки.
ВЫВОДЫ
При многих химических событиях в клетке ие происходит образования или разрыва ковалентных связей Локализация в клетке большинства молекул зависит от действия «слабых» (вторичных) сил притяжепия или отталкивания Кроме того, слабые силы определяют форму многих молекул, особенно макромолекул. Наиболее важную роль шрают водородные, вандерваальсовы и ионные связи. Несмотря на то что эти связи относи-
только слабы, они все же достаточно прочны, чтобы обеспечить надлежащее взаимодействие между молекулами или между группами в пределах одной молекулы. Так, иапример, поверхность одной молекулы фермента имеет строго определенную структуру, обеспечивающую специфическое взаимодействие с субстратом.
Образование любых химических связей, как слабых, так и прочных (ковалентных), подчиняется законам термодинамики. Связь образуется легко, ести ее образование сопровождается выделением свободной энергии (AG С 0). Для разрыва связи необходима затрата такого же количества энергии. Так как при образовании ковалентной связи между атомами выделяется много свободной энергии, разрыв ковалентпых связей почти никогда не происходит спонтанно. В противоположность этому свободная энергия образования слабых связей лишь в несколько раз превышает кинетическую энергию теплового движения при физиологических температурах Поэтому одиночные слабые связи часто образуются и разрушаются в живых клетках.
Молекулы, содержащие полярные (заряженные) группы, взаимодействуют совершенно иначе, нежели молекулы с неполярными группами (в которых заряд распределен симметрично). Полярные молекулы способны к образованию достаточно прочных водородных связей, а неполярные молекулы могут образовать лишь вапдерваальсовы связи. Важнейшую роль среди полярных молекул играют молекулы воды. Каждая молекула воды может образовать четыре прочные водородные связи с соседними молекулами воды. В отличие от полярных молекул, которые в различной степени растворимы в воде, неполярные нерастворимы в ней, так как они не могут образовать водородных связей с ее молекулами.
Любая данная молекула имеет свою характерную форму, и это определяет число типов молекул, с которыми она может образовать прочные вторичные связи. Сильное вторичное взаимодействие требует наличия комплементарных поверхностей у взаимодействующих молекул (взаимоотношения тина «ключ и замок»), а также участия большого числа атомов. Одна или две вторичные связи легко разрушаются, ио одновременное возникновение большого числа таких связей приводит к образованию устойчивых агрегатов. Двойная спираль ДНК никогда не разрушается спонтанно, и этот факт свидетельствует об исключительной устойчивости подобных агрегатов Построение таких агрегатов может происходить спои-танно путем постепенного, шаг за шагом, образования упорядоченных связей (принцип самоорганизации).
Форма полимерпых молекул определяется вторичными связями. Все биополимеры содержат ординарные связи, вокруг которых возможно свободное вращение. Однако молекулы биополимеров пе существуют в различных конфигурациях (как этого можио было бы ожидать), так как лишь одна из возможных конфигураций содержит минимум свободной энергии. В конечном счете образуется именно эта, энергетически выгодная конфигурация. Некоторые полимерные молекулы имеют правильно построенный спиральный остов, стабилизированный регулириыми внутримолекулярными вторичными связями между отдельными группами остова. Однако образование регулярных спиральных структур оказывается невозможным, если в спиральной структуре боковые группы располагаются так, что они не могут образовать энергетически выгодных слабых связей. С такой ситуацией мы встречаемся во многих белках, где нерегулярное расположение пенолярных боковых групп вынуждает остов принимать в высшей степени неправильную конфигурацию, позволяющую боковым группам образовать друг с другом вапдерваальсовы связи. Но нерегулярное расположение боковых групп не во всех случаях препятствует образованию спиральных структур. Так, например, в молекуле ДНК благодаря специфическому спариванию пуринов с ниримидинами
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 317 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed