Структура и пространственная организация биополимеров. Пространственная конфигурация биополимеров. Оптические свойства биополимеров.
Оптическая активность — это способность среды (кристаллов, растворов, паров вещества) вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё оптического излучения (света). Метод исследования оптической активности — поляриметрия.
ХИРАЛЬНОСТЬ, св-во объекта быть несовместимым со своим отображением в идеальном плоском зеркале.
Оптическая активность — это способность среды (кристаллов, растворов, паров вещества) вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё оптического излучения (света). Метод исследования оптической активности — поляриметрия.
ХИРАЛЬНОСТЬ, св-во объекта быть несовместимым со своим отображением в идеальном плоском зеркале.
Типы взаимодействия в макромолекулах. Водородная связь. Силы Ван-дер-Вальса. Электростатические взаимодействия. Роль взаимодействий в поддержании стабильности и функциональной активности биоструктур.
ВАНДЕРВААЛЬСОВЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
К вандерваальсовым силам относятся взаимодействия между диполями (постоянными и индуцированными). Название связано с тем фактом, что эти силы являются причиной поправки на внутреннее давление в уравнении состояния реального газа Ван-дер-Ваальса. Эти взаимодействия в основном определяют силы, ответственные за формирование пространственной структуры биологических макромолекул. Существует три типа вандерваальсовых сил, причем все они имеют электрическую природу:
- ориентационные силы,
- дисперсионные (лондоновские) силы,
- индукционные силы.
Валентные взаимодействия
Объемные или пространственные взаимодействия:
Взаимодействия Вандервальса:
Ориентационное взаимодействие
Индуктивное
Дисперсионное или поляризационное
Внутренне вращение и поворотная изомерия. Роль конформационных подвижностей в функционировании ферментов и транспортных белков. Роль воды в динамике белков.
Энергия ближних взаимодействий атомов групп зависит от расстояния м\д ними и меняется при вращении групп вокруг одиночных связей, т.к. валентные углы остаются прктически постоянны, то переменными, определяющими конформацию молекул являются углы поворота связи или углы внутреннего вращения. Внутренне вращение не является независимым при близком расположении атомов, при отталкивании возникает тормозящий энергетич.потенциал.
Состояние воды и гидрофобные взаимодействия в биоструктурах. Переходы спираль-клубок. Факторы стабилизации макромолекул.
Так как большинство белков функционирует в водной среде, то взаимодействие составляющих их мономеров с водой определяет пространственную конформацию макромолекулы белка в целом.
Молекула воды является диполем из-за своей асимметрии. В водном растворе атом О2 располагается как бы в центре тетраэдра, в двух вершинах которого находятся атомы Н.
В
воде хорошо растворяются такие
органические соединения, которые
содержат полярные группы и способны
вступать в диполь-дипольное взаимодействие
с молекулами воды или образовывать с
ними водородные связи. Такими, в частности,
являются группы:
Напротив, неполярные соединения плохо растворимы в воде. Физические причины этих явлений были выяснены после измерения термодинамических параметров процессов растворения. Было установлено, что в случае плохой растворимости углеводорода в воде изменение свободной энергии положительно, и, следовательно, энтропия системы уменьшается.
Все аминокислотные остатки, входящие в состав полипептидной цепи условно разделяются на две группы:
-неполярные (гидрофобные)
-полярные (гидрофильные)
Переход спираль - клубок в ДНК наблюдается при повышении температуры, добавлении в раствор кислоты или щёлочи, а также под влиянием других денатурирующих агентов. Этот переход в гомополинуклеотидах происходит при нагревании в интервале десятых долей °С, в фаговых и бактериальных ДНК - в интервале 3-5°С, в ДНК высших организмов - в интервале 10-15 °С. Чем выше гетерогенность ДНК, тем шире интервал перехода и меньше способность молекул ДНК к ренатурации. Переход спираль - клубок в различных видах РНК носит менее кооперативный характер и происходит в более широком интервале температурных или других денатурирующих воздействий.