Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Для примера рассмотрим различие в энергии связывания в водном растворе аланина и глицина с какой-нибудь третьей молокулой, поверхность которой комплементарна поверхности молекулы алапина Аланин отличается от глицина присутствием в его молекуле одной метильной группы. Когда алапия связывается с какой-нибудь третьей молекулой, вандерваальсов контакт его метильной группы дает 1 ккал/моль, между тем как при взаимодействии глиципа эта энергия не выделяется. Используя уравнение (4-4), можно подсчитать, что одно только что небольшое различие в энергии связывания приведет к тому, что алании будет связываться в В раз эффективнее, чем глицин, Присутствие метильной группы в молекуле алапина нарушает структуру решетки воды значительно больше, чем это делает водородный атом, имеющийся в боковой группе глицина Пока мы еще не в состоянии сказать, как велика поправка, которую нужно внести, чтобы учесть разрушающее воздействие боковых гидрофобных групп на структуру воды. Новейшие расчеты говорят о том, что гидрофобная сила, с которой вода стремится вытолкнуть алании, направ-
ляя его к упомянутой третьей молекуле, на 2—3 ккал/моль больше, чем та же сила в случае глицина
Итак, мы приходим к важному выводу, что разница в энергии связывания двух очепь сходных молекул (отличающихся наличием неполярной группы) с какои-либо третьей молекулой в водной среде клетки по край-пей мере иа 2—3 ккал/моль больше, нежели в певодных растворителях. Часто эта разница составляет 3—4 ккал/моль, так как реагирующие молекулы содержат и полярные группы, способные к образованию водородных связей.
ПРГИМУЩЕСТВО РЕАКЦИЙ, ПРИ КОТОРЫХ AG ЛЕЖИТ В ПРЕДЕЛАХ 2—5 ККАЛ/МОЛЬ
Мы видели, что эпергия одной вторичной связи (2—5 ккал/моль) достаточна, чтобы обеспечить преимущественное связывание данной молекулы с некоторой группой других молекул. Не менее важно и то, что эти энергетические различия сравнительно малы, так как если бы энергия вторичных связей была в несколько раз больше, то внутриклеточное пространство имело бы жесткую оргавизацию типа кристаллической. В атом случае разрушение вторичных связей происходило бы крайне редко и скорость диффузии была бы низкой, что несовместимо с существованием клетки.
ФЕРМЕНТЫ ПРИСОЕДИНЯЮТСЯ К СУБСТРАТАМ ПРИ ПОМОЩИ СЛАБЫХ СВЯЗЕЙ
Вторичные силы — это те силы, за счет которых осуществляется присоединение ферментов к субстратам. Обычно ферменты имеют сродство лишь к собственным субстратам и не связываются без разбора с любыми молекулами
Поскольку ферменты катализируют реакцию в обоих направлениях, онн должны иметь сродство ко всем компонентам реакции. В некоторых специальных случаях удается рассчитать константу равновесия для реакции связывания фермента с одпим из его субстратов и с ее помощью, исходя из уравнения (4-4), вычислить AG этой реакция Этот расчет позволяет установить, какого типа связь образуется Величина AG в пределах 5—40 ккал/моль означает, что в реакции образования фермент-субстрат-ного комплекса принимает участие достаточно прочная вторичная связь или несколько таких связен. Особенно важно отметить, что энергия образования фермент-субстратпого комплекса никогда не бывает особенно большой, благодаря чему эти комплексы могут возникать и распадаться быстро под действием беспорядочного теплового движения. Этот факт объясняет, почему ферменты функционируют так быстро (иногда до 106 актов катализа в секунду). Если бы ферменты и субстраты были связаны более прочно, катализ осуществлялся бы значительно мсдлепнее.
ФОРМА БОЛЬШИНСТВА МОЛЕКУЛ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ СЛАБЫМИ СВЯЗЯМИ
У целого ряда веществ распределение ковалентных свнзей в молекуле автоматически определяет форму молекулы. Такое постоянство формы характерно для молекул с ковалентными связями, вокруг которых свободное вращение певозможно. Внутреннее свободное вращение может происходить только в том случае, если атомы или группы связаны орди-
парной связью (например, метальные группы в этане (Н3С—СНа) свободно вращаются вокруг углерод-углероднон связи).
Когда в образовании связи участвует более одной пары электронов, свободное вращение вокруг нее невозможно атомы, соединенные такой связью, должны лежать в одной плоскостп. Пурины и пиримидпны благодаря ароматическим кольцам представляют собой плоские молекулы (толщиной 3,4А ). Молекулы ароматических соединении имеют вполне определенную форму. Они почти всегда плоские независимо от того, в какой среде они в данный момепт находятся.
Б противоположность этому молекулы, содержащие ординарные связи (допускающие свободное вращение), могут, казалось бы, существовать во многих различных формах. Одпако эта теоретическая вероятность фактически редко реализуется, так как возможные трехмерные конфигурации таких молекул различаются между собой по числу достаточно прочных вторичных связей, которые дапные ьопфигурацпи допускают. Вообще говоря, существует лишь одна-единственная конфигурации, отличающаяся существенно меньшей величиной свободной энергии по сравнению со всеми другими геометрически возможными конфигура-
