Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 17
Текст из файла (страница 17)
согласно предложенным мною количественным теориям структурной и структурно-функциональной организации белковых молекул [56, 57), не относятся к какому-то особому состоянию материи, свойства которой, как физические, так и химические, не подчиняются законам, установленным при изучении иных систем, в том числе неорганических Исключительность активных форм белков не в принципиальной новизне природы их физических и химических свойств, сколь бы необычными они ни казались, а в самом факте образования таких форм, в неизбежности этого явления только у природных аминокислотных последовательностей (и ограниченного круга рибонуклеотидных последовательностей) Таким образом, можно утверждать, что специфика живой материи обусловлена белками, которые свои особые качества обретают в процессе самопроизвольного перехода полипептидной цепи от состояния флуктуирующего статистического клубка к нативной трехмерной структуре, в каждом случае уникальной по биологической функции Именно спонтанное образование фиксированной активной пространственной формы молекулы белка, а не сама форма, есть изначальная причина фундаментальных особенностей живой материи С чисто физической точки зрения этот уникальный акт творения живого заключается в спонтанной трансформации тепловой энергии необратимых флуктуаций в целенап равленную механическую работу создания высокоорганизованной системы Белки представляются почти единственными в природе (по меньшей мере самыми совершенными и распространенными) автоматическими молекулярными преобразователями энергии хаотического теплового дви- 56 жения в энергию более высокого ранга — механическую и энергию стереоспецифнческих внутримолекулярных взаимодействий Появившаяся самопроизвольно из хаоса упорядоченная трехмерная структура белка далее способна к трансформации всех других, необходимых для жизни видов энергии С точки зрения равновесной термодинамики спонтанное возникновение в изолированной системе порядка из беспорядка нереально Действительно, в само собой протекающих в неживой природе процессах происходят превращения всех известных видов энергии в тепло, которое рассеивается, т е наблюдаются лишь самопроизвольные переходы порядка в хаос, но не наоборот Присущая белкам способность к структурной самоорганизации представляет собой элементарное фундаментальное качество живой материи, обусловливающее специфические особенности биологических систем всех последующих ступеней иерархической лестницы живого Каков же механизм молекулярной структурной организации белка, этой аристотелевской энтелехии живой материи, и можно ли понять его на основе существующего уровня естественнонаучных знаннйт Рассмотрению этого вопроса посвящена большая часть насгоящей книги ЛИТЕРАТУРА 1 Тейяр де Шарден П Феномен человека М Наука, 1987 2 Вернадский В И Труды повсеобщейнсгорнн М Наука, 1988 3 ТолсгнойЛ Н Война и мнр Т 4 М Гослнтнздат,!949 4 Бердяев НА Самопознание М Междунар отношения, 1990 5 Соловьев Вл С Литературная критика М Современннк, 1990 6 Эйнштейн А Л Эйнштейн н современная физика М Знание, 1956 С 3-50 7 Бердяев Н А Философия свободы Смысл творчества М Мысль, 1989 8 Каиицл ПЛ Л Вопр философии 1979 №! С 61-71 9 Александров АД Проблемы науки н позиция ученого Л Наука, 1988 10 Тимирязев К А Основные черты истории развития бнологнн в Х1Х столетии Таннерн П Исторический очерк развития есгествознання в Европе (1300 — 1900) М, Л Госгех теоретнздат, !934 С 3-89 1! Тимирязев К А Наука Очерк развития естествознания за трн века (1620-1920) Пг Науч хнм техн нзд во, 1920 12 Достоевский Ф М Братья Карамазовы Т 2 М Правда, 1980 13 Гете И Собрание сочинений Т 2 М, Л Изд во АН СССР, 1932-1949 14 Декарт Р Сочинения В2т Т 1 М Наука,!989 15 ЕгллетА Тйемогшаз1зееп 1.
Маспнйал,1935 16 Бернал Дгк Наука в история общества М Изд-во АН СССР, 1956 !7 Кудрявцев Л С Исторня фнзнкн Т ! М Учпедгиз,!956 18 Баландин Р К Вернадский Жизнь, мысль н бессмертие М Наука,!988 !9 Зайцев Б К Голубая звезда М Моск рабочий, 1989 20 Капица ПЛ Зкспернмент,теория, практнка М Наука,!987 21 Менделееа ДИ Периодический закон Основные статьи М Изд во АН СССР 1958 (Кляхжкн науки) 22 Пригожин И СтенгерсИ Порядок нз хаоса М Прогресс !986 23 еййлхгол А тье павле о11ье рьуиса1 мог)д Апп Агьог ппщ мкь ргеы, 1958 24 Пригохгии И От суигествующего к возникающему М Наука, 1976 25 Ландау ЛД, Лифигиц Е М Статнстнческвя фнзнка М Наука, 1976 26 Полов Е М Демин В В Шибанова ЕД Проблема белка Т 2 Пространственное строение белка М Наука, 1996 27 ВериадскийВ И Фнлософскне мыслянатуралиста М Наука, 1988 28 Черняк В С История логика, наука М Наука 1986 29 Дарвин Ч Происхождение человека и половой отбор М Изд-во АН СССР, 1953 (Со чинения Т 5) 30 Вернадский В И Избранные труды по истории науки М Наука, 198) 31 Кузнецов И В П Вернадский В И Философские мыли натуралиста М Наука, !988 С 460-480 32 Алексеев В П Сттювление человечества М Политиздат, 1984 ЗЗ Янигин АЛ П Вернадский В И Труды по всеобщей истории М Наука, 1988 С 3-16 34 Микулинскии С Р ПВернадскийВ И Философские мысли натуралиста М Наука, 1988 С 481-488 35 Мень А История религии Т ! М Слово,!991 36 Солженицын А И ПНовыв мир 1991 № 5 С 145-153 37 Булгаков С Интеллигенция ирелигня М Печатна А И Снегиревой,1908 38 Лупкееич ВВ ОтрераклитадоДарвина Т 3 М Л Изд-во АН СССР, !943 39 ЧижеасяийАЛ Земное зхо солнечных бурь М Наука !973 40 Хайек ФА П Новый мир !991 № 7 С 160-181 4! Чизгееский АЛ Вси жизнь М Наука, 1974 42 Винер Н Кибернетика н общество М Изд-во нносгр лиг !958 43 Гленсдорф П Пригожин И Термодинамическая теория устойчивости и флуктуаций М Мнр, !973 44 Васильева ТС Орлов В В Химнческаяформа материн Пермь Кн изд-во, !983 45 Федина ГА Проблема развития в химии Л Наука, 1985 46 НаЫапе/5 Тйе рййохорЬу о/Ью!офм Ох/огй С)агепйоп Ргезз, !935 47 Шредингер Э Что такое жизнь" С точки зрения физики М Атомнздат, 1972 48 Спирин А С Молекулярная биология Структура рибосом и биосинтез белка М Вьтш шк, !986 49 Спирин А С Киселеп НА Шакулоп РС Богданов А А //Биохимия 1963 Т 28 С 920-930 50 Спирин А С Лермпя МИ Гаврилова ЛП, Белтгина Н В П Там же 1966 Т 31 С 424-429 51 Бргжл АА П РЕВБ Еегг 1974 Чо) 40 Р 538-547 52 Ммигйпла 5 //стига М П Нагиса 1970 Чо! 226 Р !214 — !2!8 53 //атгггаМ Егйлалп У П!Ьгй Уо! 228 Р 744 — 748 54 Тгаиб Р Юотигп М //! Мо! Вю! 1969 Уо) 40 Р 391-413 55 НгЫВ'А /ГатигаМ //Вгосйетгхну !973 Чо! 12 Р 3273-3281 56 Попов Е М Структурная организация белков М Наука, !989 57 Попов Е М Структурно-функциональная организация белков М Наука, 1992 Часть 1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БЕЛКА Глава 1 ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ ПРОБЛЕМЫ БЕЛКА Исследования белка, как экспериментальные, так и теоретические, независимо от конкретных целей и используемых методов, естественным об разом подразделяются на пять фундаментальных задач, составляющих единую проблему Первые две задачи включают изучение химического и пространственного строения белковых молекул Они были рассмотрены в предшествующих томах настоящего издания [1, 2) Третья задача заключается в установлении взаимосвязи между природными аминокислотными последовательностями, нативными пространственными формами и динамическими конформационными свойствами, т е в определении молекулярной структурной организации белков Но прежде чем перейти к обсуждению этой задачи, целесообразно вновь обратиться к уже рассмотренному материалу и подвести некоторые итоги 1 1 ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ БЕЛКА В истории химии белка обращает внимание прежде всего беспрецедентная продолжительность поиска решения структурной задачи Только на установление химического типа белковых молекул потребовалось с момента выделения первого белкового препарата (1728 г ) более двухсот лет.
На достижение тех же целей, касающихся жиров, углеводов и нуклеиновых кислот, затрачено значительно меньше времени и сил Химические типы первых двух были установлены в 80 — 90-е годы Х1Х в Хотя принцип построения молекул нуклеиновых кислот стал известен практически одновременно с белками, выделены они были только в 1859 г (Ф Мишер), а обратили на себя серьезное внимание лишь в 30-е годы ХХ в (П Левин) Целенаправленное изучение химического строения нуклеиновых кислот как молекулярной первоосновы генетического материала началось после исследования О Эвери в 1944 г и завершилось классическими работами Э Чаргаффа уже в 196! г, когда был окончательно установлен химический тип молекул ДНК 59 Естествен вопрос, что же сдерживало выявление структурных черт, общих для всего класса белков.
Объясняется ли длительность поиска случайным стечением обстоятельств и трудносгями технического порядка нли же имелись субъективные причины и продолжительность и тернисгость пройденного пути были неизбежны? Ведь если сравнить формулы отмеченных природных соединений, то вряд ли белки покажутся значительно сложнее нуклеиновых кислот или сахаров. Скорее наоборот, тип их химического строения скорее может удивить своей простотой.
Проблема белка, как и другие проблемы естествознания принципиального характера, имеет свою судьбу. Помимо субъективного фактора, решение здесь зависит от уровня теоретического и зкономического развития фундаментальных наук и объема накопленных знаний, актуальных именно для данной проблемы. Проследим с этой точки зрения историю химических исследований белковых молекул.
Первая попытка решить вопрос о внутреннем устройстве белков была предпринята в конце 30-х годов Х1Х в. накануне становления органической химии. Следовательно, при этом исходили только из экспериментальных возможностей и теоретических представлений сложившейся к тому времени уже в качестве научной дисциплины минеральной (неорганической) химии. Предложенная на этой основе Г. Мульдером протеиновая теория оказалась, однако, несостоятельной и вскоре была отвергнута.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
