Биологическая химия. Том 31 - Карасев В.А.
Скачать (прямая ссылка):
I
.но.
'¦НО'
'НО'
I
с
'НО'
'НО
I
с
(3.5)
Водородные связи такого типа должны быть долгоживущими и иметь жесткую структуру, как у льда. Канал из водородносвязанных аминокислот должен быть значительно меньше, чем заполненный водой, что создает условия для направленной миграции протонов. Работа модели, по предположениям авторов, является зависимой от величины мембранного потенциала и состоит из четырех стадий, которые заканчиваются переносом одного протона и возвращением к исходной конформации. В дальнейшем авторы развили и уточнили свою модель [100]. Недавно появилось квантовохимическое описание переноса протона, базирующееся на близких идеях [134]. Следует отметить, однако, что хотя авторы этих двух моделей считают их молекулярными, они не рассматривают особенности построения таких систем в реальных биологических структурах, например, в белках. Это приводит к схематизации реальных ^биологических процессов. .
Принципиально иной подход к переносу протонов был сформулирован Виртцем [144]. Было предположено, что при наличии асимметрии водородных связей по системе пептидных групп
-^HN—С = 0 ... HN—С=0 ... HN—С = 0 ... HN—С = 0...
(3.6)
может происходить, одновременно с переносом энергии, коллективный перенос протонов, то есть:
N=C—ОН ... N = C—ОН ... N = C—ОН ... N = C—ОН-*
(3.7),
который сопровождается переходом кето-формы в енольную. Повторение этого процесса в том же направлении может быть только после того, когда все группы снова перейдут в кетофор-му. В этом существенное отличие данного процесса от других электронпереносящих механизмов. Однако автор не указывает пути, по которому осуществляется возврат системы к исходному состоянию.
Развитием этого направления идей является концепция цепей перераспределения связей (концепция ЦПС) [19]. Согласно этой концепции, перенос электрона по системе из чередующихся одинарных и двойных связей, включающей также и водородные связи, сопровождается перераспределением этих связей (одинарные переходят в двойные, а двойные — в одинарные) и одновременным перемещением протонов навстречу переносимой электронной плотности. Предполагается обратимость прямого и обратного процесса переноса электронов и протонов, хотя механизмы обращения автором также не рассматриваются. Концепция применена к анализу функционирования ферментов и использует для этих целей данные РСА.
Более современные данные по РСА белков приведены в работе Мецлера [87] для обоснования идеи принципиальной важности кето-енольной таутомерии и коллективных перемещений протонов в каталитической активности белков. Сходные взгляды высказываются также в статье [112]. Однако авторы работ [19, 87, 112] ограничиваются в своем анализе, в основном, областью активного центра или пределами одной субъединицы и не учитывают возможности распространения этих механизмов на межсубъединичные взаимодействия.
Таким образом, проведенный анализ имеющейся литературы по биоэнергетике и в особенности концепций, основанных на данных по структуре электронпереносящих белков и ферментов, позволяет сделать вывод, что наиболее вероятными участниками переноса энергии в биоструктурах являются системы объединенных водородными связями функциональных групп биомолекул, обеспечивающие, по-видимому, передачу несущих энергию
зарядов — электронов и протонов. Излагаемая в следующей главе концепция ССИВС, основанная на анализе системообразующих свойств биомолекул, является формализованным теоретическим обобщением этих идей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Блюменфельд Л. А. «Биофизика», 1976, 25, 946—956
2. Блюменфельд Л. А. Проблемы биологической физики. М., «Наука»
1977, 336 с.
3. Блюменфельд Л. А., Кольтовер В. К¦ «Молек. биология», 1972, 6,
161—165
4. Блюменфельд Л. А., Тихонов А. Н. «Биофизика», 1987, 32, 800—813
