Биологическая химия. Том 31 - Карасев В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Такая возможность была использована авторами при разработке принципа комбинаторного усложнения биоструктур за счет взаимодействия и объединения в надмолекулярной структуре отдельных субъединиц и блоков. Это привело к обоснованию происхождения дупликации ССИВС в ферментных системах и появления механизма попеременной работы параллельных ССИВС в электронно-транспортных цепях со сменой входов и выходов
+HQ—R=X Q=R-XH^
Была показана также преемственность механизмов передачи энергии в эволюционирующих системах, постулировавшаяся теорией, конкретизирован механизм отбора структур с оптической активностью, разработано представление о биомолекулах как функциональных модулях ССИВС, на основе которого возможно было конкретно представить и в то же время обобщить отдельные элементы функционирования сложных систем биомо-лекул, выделив в них элементы коммутации, задержки, инверсии, терминации.
Конкретное описание структуры и функционирования биообъектов и их эволюционных предшественников на основе знания структуры и свойств биомолекул, рассматриваемых как функциональные модули ССИВС, при соблюдении принципов построения неразрывных цепей сопряжения связей и с учетом принципов существования и естественного отбора ЭОКС при их развитии, устанавливаемых общей теорией химической эволюции и биогенеза, и составляет суть «эволюционного структурно-функционального подхода», примененного авторами при решении разных вопросов организации, функционирования и происхождения тех или иных элементов биоструктур, образованных в результате надмолекулярного структурирования компонентов ЭОКС.
f» При этом выводы общей теории химической эволюции и биогенеза получают конкретное отражение в известных фактах > биохимии и молекулярной биологии, а наличие тех или иных особенностей биологических структур и их функций, причины их появления и естественного отбора в прогрессивной эволю-Йн дни приобретают физико-химические обоснования. С другой стороны, получает подтверждение и сам принцип построения % функционально активных систем путем объединения определен-ных биомолекул (функциональных модулей) с образованием || неразрывных ССИВС, ибо все это, согласно теории, реализует-ll ся и отбирается в химической эволюции лишь при образовании Р оптимальной структурой и функциональной организации % ЭОКС, обеспечивающей наиболее эффективный перенос осво-|/ ¦ бождаемой в базисной каталитической реакции энергии с мак-fk - симальным коэффициентом полезного ее использования во внут-PJ ренних рабочих процессах и с максимальным ростом общего энергетического потенциала в ходе эволюционных измене-иий.
В результате применения указанного подхода получили на-Ш учное обоснование и объяснение ряд особенностей строения, Ш ФУнкЦиониРования и происхождения известных биоструктур. |j|: Так, при рассмотрении механизма передачи энергии по ССИВС Ш- авторы приходят к выводу об эффективности существования и преимуществах естественного отбора дуплицированных систем Ш сопряженных связей, обладающих вращательной симметрией Шструктур и оптической активностью составляющих их компо-иентов, а при рассмотрении возможного механизма действия Ж ферментов с учетом принципа дупликации работающих струк-Щ, тур ими объяснена причина известного явления половинной pete акционной способности от общего числа активных центров фер-Ш ментов. При построении модели биологических мембран обос-ft,. новано происхождение их многоуровневого зонно-блочного Р строения с периодической повторяемостью блоков, с образо-ванием каналов Переноса электронов и синхронного сдвига . протонов по системам сопряженных ионно-водородных связей Кис колебательным режимом их работы, согласующегося с из-, вестными свойствами мембран и рядом других фактов. Эффек-!• тивным оказалось применение указанного подхода и при рас-
• смотрении происхождения структурных особенностей и функ-г ционирования мультиферментных комплексов и метаболонов,
I объединяющих разные ферменты метаболических путей со структурными элементами клетки, в случае процессов гликолиза и цикла трикарбоновых кислот. Все это описано в работе хорошо, убедительно и представляет самостоятельную ценность. Очевидна также перспективность применения такого
¦ подхода для изучения связи особенностей строения и функционирования с происхождением и других типов надмолекулярных структур биообъектов и их эволюционных предшественников.
АЦ — активный центр
РСА — рентгеноструктуриый анализ
'ССИВС — системы сопряженных ионно-водородных связей 'ФСК — фермент-субстратный комплекс ФХ — фосфатидилхолин 'ФЭА — фосфатиднлэтаиоламин ЩТК— цикл трнкарбоиовых кислот
ЭДОКС — элементарная дуплицированная открытая каталитическая система ЭОКС — элементарная открытая каталитическая система
УДК 577.2:575.8
НАДМОЛЕКУЛЯРНЫЕ БИОСТРУКТУРЫ: ОРГАНИЗАЦИЯ, ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ
В. Д. Карасев, В. Е. Стефанов, Б. И. Курганов ВВЕДЕНИЕ
Предметом данного обзора является теоретический анализ проблем происхождения, организации и функционирования надмолекулярных биоструктур. В контексте монографии термином «надмолекулярные биоструктуры» мы называем комплексы биологических макромолекул — белков, нуклеиновых кис-¦яот, полисахаридов, липидов, имеющие упорядоченную надмолекулярную организацию и обладающие функциональной активностью. Примерами надмолекулярных биоструктур являются олигомерные ферменты, биомембраны, мультиферментные комплексы, нуклеопротеиды, микротрубочки и т. д.
