Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Упаковка молекул определяется вандервааль совыми радиусами атомных груттп. Исключение составляют контакты N—Н О, поскольку в этом случав расстояния между атомами Н и О вследствие образованно водородной связи укорочены.
Рис. 4 7- Схема, иллюстрирующая комяле местарпость конфигураций поверхностен антигена и антитела, что обусловливает образо панне вторнчных связей между ними
Антиген Антитело Антиген
рядочяым тепловым движением. Для обеспечения аффективного взаимодействия между несколькими атомами поверхности соприкасающихся молекул должны точно соответствовать друг другу, так как расстояние между двумя взаимодействующими атомами не должно заметно превышать сумму их вапдерваальсовых радиусов (рис. 4-*>). Сила взаимодействия быстро падает до нуля, если это расстояние оказывается хотя бы немногим больше указанной величины Таким образом, наиболее прочные вандерваальсовы связи возникают тогда, когда одна из молекул содержит «полость», в которую проникает комплементарная по форме группа атомов другой молекулы (рис. 4-7). Именно такая ситуация имеет место, наирн мер, при взаимодействии антигена с соответствующим антителом (гл. 19) Энергия взаимодействия может при этом достигать 10 ккал-'моль, так что комплекс антиген — антитело распадается очень редко. Многие полярные молекулы редко участвуют в образовании вапдерваальсовых связей. Это объясняется тем, что нри образовании других типов связей они могут терять больше свободной энергии.
Б0д01’0дт,ш связи
Водородная связь образуется вследствие притяжении между ковалентно связанным атомом водорода, обладающим некоторым положительным зарядом, и отрицательно заряженным ковалентно связанным акцепторным атомом (рис 4-8). Например, водородный атом имшюгрушш (N—II) притягивается отрицательно заряженным атомом кислорода кетогруппы (С=0) Иногда атомы, участвующие в образовании водородной связи, принадлежат группам, обладающим единицей заряда (NH* или СОО~). В других случаях допорныи водородпый атом и его отрицательно заряженный акцептор обладают зарядом <1
Биологически наиболее важные водородные связи образуются за счет атомов водорода, связанных ковалентно с кислородом (О—Н) или азотом
Таблица 4 1 Приблизительная длина биологически иаишых вочородиых Связей
Связь Приблизительная Связь Приблизительная
длина свят А Д 1ШШ связи А
0 11----- 0 2 70+0.10 N Н------ -0 3,04+0 13
0 И..... о- 2 63+0.10 N+---H----- 0 2,83+0.10
0 ---II------ N 2,88+0 13 N ---11------ 3,10+0,13
(N—Н). Б качестве отрицательно заряженных акцепторов также обычно выступают атомы азота или кислорода В табл. 4-1 перечислены наиболее важные водородные связи. Энергия водородной связи лежит в пределах
3—7 ккал/моль, большие величины соответствуют большей разнице в заря-
Д</ \=о v
Ч / 1
С=ОИНШЖН N ч Oi Ш1ИШ11 О
/ \ \.^ \ /
" \ /\" /\ / \
N П Н
-О
¦о—нщшншю — н 110-
>- 1 >
О
Fur, ¦S-e. Типи водородных связей, встречающихся в биологических молекулах А. Водородная связь между пептидными группами Л Водородная связь между двумя гидроксильными группами В Водородная связь
между заряженной карбоксильной группой и гндроксклом тирозина Г Водородная связь между заряженной аминогруппой и за ряженной карбоксильной хруниой.
Рве- 4-9. Прочность водородных связей в зависимости от их направленности #
Л- Направление водородной связи совпадает % 0 Хх>'
с направлением ковалентиои связи О—Н, О—
что увеличивает прочность водородной связи Б- Водородная связь образует угол с нова- А
левшой и поэтому оказывается менее прочной
дах между донорными и акцепторными атомами. Таким образом, водородные связи слабее ковалентных, но значительно прочнее вандервааль-совых. Следовательно, водородная связь сближает атомы на расстояния, мепъшие, чем сумма нх ваидерваальсовых радиусов, по большие, чем длина ковалентных связей
В отличие от ваидерваальсовых связей водородные связи имеют направленный характер В наиболее прочных водородных связях атом водорода расположен по прямой, соединяющей допорный и акцепторный атомы (рис. 4-9); если же водородная связь располагается под углом к ковалентной, то ее энергия выражается намного меньшей величиной Наконец, водородные связи значительно более специфичны, нежели вакдер-ваальсовы, так как они возникают только нри наличии в молекулах вполне определенных донорных и акцепторных групп.
НЕКОТОРЫЕ ИОННЫЕ СВЯЗИ ЯВЛЯЮТСЯ В СУЩНОСТИ ВОДОРОДНЫМИ связями
Многие оргаиичеекке молекулы содержат иопные группы, несущие одну или несколько единиц положительною или отрицательного заряда. Отрицательно заряженные мононуклеотиды содержат, ианример, фосфатные группы (РО|“), а все аминокислоты (за исключением нролииа) имею1 отрицательно заряженную карбоксильную группу (СОО-) и положительно зарякеннуго аминогр>ппу (NH;j ) Эти заряды обычно взаимно нейтрализуются, если группы располагаются па близком расстоянии. Электростатические силы, действующие между противоположно заряженными группами, называют ионными связями. Средняя энергия ионной связи в водных растворах составляет 5 ккал/моль
