http://lechebnaya-glina.ru » Материя организма

Мягкая и жёсткая модели А. С. Давыдова

Автор: lenka   Май 8, 2015 Нет комментариев

Несмотря на то что в 70х годах прошлого века законы физической синергетики еще не были сформулированы, решение задачи о передаче энергии от молекулыносителя (АТФ) к биополимеру А. С. Давыдов провёл в полном соответствии с её основными положениями, что наглядно демонстрирует эффективность построения «жёстких» моделей при решении нелинейных задач. Свою «жёсткую» модель А. С. Давыдов строил, приняв в качестве «мягкой» модели физический процесс возбуждения молекулярной цепи при передаче энергии в реакции АТФ белок. Эта реакция была им выбрана как типичная химическая экзоэргическая реакция с участием универсального переносчика энергии (АТФ) и наиболее распространённого биополимера живого организма — белка. Хотя для построения физической модели энергетического процесса может быть выбран белок любой структуры, но задача изначально решалась в одномерном приближении, и для такой модели наиболее наглядными являются нитевидные белки, например, коллаген.
Рассмотрим с биохимической точки зрения участников реакции, выбранной А. С. Давыдовым в качестве «мягкой» модели межмолекулярного энергетического процесса.

Коллаген — белок, преобладающий в организме млекопитающих: он составляет до 25 % общего количества белка живого организма и в наибольшей степени сконцентрирован в соединительной ткани. Это нитевидная молекула с длиной около 300 нм и молекулярной массой около 285 кДа. Молекула коллагена представляет собой правую спираль, скрученную из трех полипептидных левых спиралей.
Модельное изображение молекулы коллагена дано на рис. 11. Молекула АТФ, обеспечивающая в живой клетке энергией основное число энергозависимых реакций, состоит из трёх частей:

chast2_html_19356d27

Рис. 11. Модельное изображение молекулы белка коллагена (этот рисунок в цвете — Приложение, рис. 11*) нуклеинового основания (аденина), сахара (рибозы) и цепочки фосфатных групп. Модельное изображение молекулы АТФ приведено на рис. 12. Из представленных модельных изображений обеих главных участниц биохимической реакции АТФ коллаген (или любой другой белок), в результате которой реализуется передача белку некоей порции энергии, вызывающей возбуждение его молекулярной цепи, очевидно, что «мягкая» модель этого процесса является слишком сложной для проведения любых математических исследований. Это было ясно и А. С. Давыдову.
Для рассмотрения проблемы преобразования энергии и движения энергии по полипептидной белковой цепи Давыдов построил

chast2_html_m9443cdb

Рис. 12. Модельное изображение молекулы АТФ (этот рисунок в цвете — Приложение, рис. 12*)«жёсткую» модель, сохранив в ней только то, что не зависит от индивидуальных структур аминокислот, т. е. последовательность молекулярных групп, ответственных за пептидные связи.
Для этого [138] он выбрал полипептидную левую спираль белковой цепи, модель и схема которой представлены на рис. 13, а, б. Но из приведённых изображений видно, что и такая белковая цепь оказывается слишком сложной для проведения математи

chast2_html_59dce410chast2_html_m22227218

Рис. 13. Изображение αбелковой молекулы.
а — модельное изображение (см. в цвете — Приложение, рис. 13*); б — схематическое представление той же модели: эллипсами показаны пептидные группы, а линиями — соединяющие их водородные связических исследований. Выход, как это и трактуется в синергетике, состоял в конструировании новой жёсткой модели, сохраняющей все элементы, принципиально важные для решения задачи, и в то же время доступной для проведения математического исследования.

Давыдов сконструировал такую «жёсткую» модель, оставив в ней лишь элементы, которые хорошо видны при рассмотрении модельного изображения пептидной связи (рис. 14), где показан участок пептидной цепи с двумя пептидными группами.
Пептидные группы в этой цепи могут свободно вращаться вокруг одинарных связей (вращения на рис. 14 показаны стрелками), вследствие чего белковая молекула в целом может принимать различные пространственные конфигурации, в том числе — распрямляться в линию или сворачиваться в спираль. Именно
спиральная конфигурация является одной из предпочтительных

chast2_html_m12e31c22

Рис. 14. Участок белковой молекулы с двумя пептидными группами (заштрихованы).
R1, R2, R3 — радикальные группы, соответствующие различным аминокислотам; стрелками указаны направления возможных вращений пептидных групп в белковой цепи, приводящих к её спиральной конфигурации для белковых молекул, и она, в частности, хорошо видна на модели белковой молекулы коллагена (рис. 11).

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (Еще не оценили)
Загрузка...

Выразить свое мнение:

Копирование и использование материалов сайта разрешено только при наличии прямой ссылки на источник.
Голубая глина и белая для масок для лица и волос. Фитотерапия и спирулина