1tom - 0111.htm
199
фермента означает, что скорость катализируемой реакции меняется в 103≈10* pa;ja при небольшой хим. модификации субстрата. Вопрос о зависимости скорости ферментативной реакции от концентраций субстратов, ингибиторов и активаторов решают с помощью матом, моделирования.
Энергетика ферментативного катализа. В экзоэргич. реакциях источником энергии может служить процесс образования комплекса за счет взаимодействия определ. атомов (или групп) субстрата с контактными группами фермента. Вводят след, энер-гетич. характеристики; полная энергия Еполп, равная сумме выделяющихся при образовании контактов энергий, если они взаимодействуют независимо друг от друга; свободная энергия снлзмнапия АРСВ', теплота связывания (>с└, к-рая представляет собой энтальпий-ную часть Д/1^. Разность £ц≈А'полн ≈ Qcn ≈ энергия напряжения; величина Д61Сц= (Qcz~~Д/'сн)/?1 ≈ изменение энтропии, где Т ≈ абс. т<?мп-ра. Известно неск. схем (моделей) ферментативного катализа. В модели «ключ≈замок» предполагают полную комплементар-ность субстрата и фермента. При этом £н≈0 и катализ имеет янтроиш'шьш характер; субстрат в комплексе принимает одну из возможных конфигураций, благоприятную для послед, реакции. Аллосгерич. аффекты этой моделью не описываются, В модели «рука ≈ перчатка» считают формонт достаточно эластичным, что обеспечивает полную комплемент-арность. При этом £└=0 и катализ имеет энтропийный характер. Модель может описывать аллос'1Чфмч. эффекты за сч╦т изменения эластичности фермента. Б модели «дыбы» предполагают^ что фермент абсолютно жесткий, комилементарпость неполная, благодаря чему субстрат в комплексе напряжен так, что энергия напряжения #н>0 сосредоточена на атакуемой связи. Катализ имеет как энтропийным, так и лггалтлгшшмй характер. В модели «белок≈машина» is комплексе наприжены как субстрат, так и фермент. Модель «дыбы» является частным случаем схемы «белок ≈ машина», когда ж╦сткость фермента много больше жесткости .субстрата.
В эндоэргич. реакциях (таких, как синтез АТФ) важен вопрос о том, в какой момент должна быть подала энергия от стороннего источника. Иногда она необходима лишь для десорбции готового продукта из комплекса.
Нуклеиновые кислот ы, дозоксирибонук-леиновая (ДНК) и рибопуклеиновая (РНК) к-ты, ≈ линейные полимеры, состоящие из н у к л о о т и д о и четыр╦х типон, содержащих аданин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) н тимин (Т), в РНК вместо тимнпа используется урацил (У). Их биол. функции ≈ хранение информации, передача е╦ потомству, а также реализация информации, записанной в ДНК, при биосинтезе белкон.
В ДНК информация записана в виде последовательности 4 пуклсотидов, в белках ≈ н форме последовательности 20 аминокислот. Трансляция 4-букиеннон закиси на 20-букшчшую при биосинтезе белка осуществляется на основе единого дли всей биосферы триплотного кода [т. с. соответствия между триплетами ыуклеотидов {к о д о и а м и) и аминокислотами].
Биосинтез белка регулируется на неск. уровнях: 1) » клеточном ядре синтез информационной РНК (иРНК) на участке ДНК, несущем информацию об оирсдел. белке, происходит только в том случае, если нач. участок этого гена (о перо н) не заблокирован белками-poir рессорами. Последние синтезируются с участием спец. гона-регулятора, по блокируют оперон лишь в присутствии к о р о Ц р с с с о р о в ≈ веществ, поступающих в ядро из цитоплазмы. Они передают в ядро информацию о том, необходим .ни синтез данного белка или потребность в н╦м отпала; 2) ужо синтезированные иРТТК перед выходом в цитоплазму подвергаются «редактированию», кек-рые участки из йих удаляются спец, белками, а оставшиеся сшиваются.
В результате этих процессов только малая часть информации, содержащейся в ДНК, одновременно используется в биосинтезе белка. При изменении условий и (или) в процессе развития организма происходит переключении биосинтеза; одни участки Д1ТК блокируются, а другие активируются (дорепрессируются).
Клеточная биофизика. В задачу клеточной li. входит пяучонио физ.-хим. cnoiicTii клетки, функции клеточных структур, энергетики и термодинамики клоточпых процессов, биоэлектрич, процессов.
Структура к л о т к и. Схема строения клетки изображена на рис. 1, в ней представлены след, клеточные структуры; клеточная мембран а, отделяющая внутриклеточную среду (ц и т о н л a :j м у)
Рибосомы и полис омы
Ядерная оболочка
Жировые капельки
Микротрубочки
Нити, (филаменты)
Лизссомы Митохондрий Рис. 1. Схематическое и.чобрашснис строении клетки.
от внешне!!; я д р ot окруженное ядерном мембраной; м л т о х о н д р и и, отдел╦нные от цитопла.чмы спец. мембраной; к о м п л е к с Г о л ь д ж и, л и з о с о-м ы, а также более мелкие, не ограниченные спец. мембраной структуры (р и б о с о м ы, ы и к р о ф и л а-менты и м и к р о т р у б о ч к и).
Автономные структуры (ядро, митохондрии, рибосо-мы) нлз. органел л а м и; они нымолняют след, функции: D ядре ≈ храпение и транскрипция генетпч. информации; в митохондриях ≈ синтез АТФ (см. ниже); в рибосомах ≈ синтол белка. В фотосиитерирующих клетках растении имеются, кроме упомянутых орга-нолл, х л о р о п л а с т ы, синтезирующие ATU> за счет пнс-ргии ciscTii (см. Фотосинтез). В мышечных клетках существуют спец. сократит, структуры.В низших одноклеточных организмах (прока р и о т а х) ядро отсутствует и генетич. материал распредел╦н но плавлю.
Живая клетка представляет собой термодинамически неравновосную открытую систему. Это лрояиляетог и неоднородности лространстиенного распределении ио-щестка, HaJtunun ;але];трич. полой и и хим. состиие. Концентрации ионов (и др. нощсств) в органеллах. в плазме клетки и во внеш. с роде существенно различны, напр, отношение концентрации ионов J[+ мткгт достигать неск. порядком. Различие обесмечипается п]шсутствиом мембран и процессами активного транспорта веществ (т. н, перекоса их из области пнмкоп концентрации л область высокой). Благодаря неравио-мерпому распределению ионов элоктрич. потенциалы внот. среды, цитоплазмы и ннутр. среды органелл различны. 1*а:знос1Ч1 потенциалов Дср~10 мТ!; градиенты потенциала сосредоточепы па соответств. мембранах; поля в них ~104≈10й В/см.
п
в
О
205
")
}
