Как белки выполняют свою функцию [закрыто]

Я задал вопрос по физике stackexchange, но был перенаправлен сюда. Копирую весь вопрос слово в слово. Оригинал здесь .

Возьмем, к примеру, рибосому. Это фермент, который, в свою очередь, является просто молекулой, которая должна подчиняться законам физики.

Поправьте меня, если я ошибаюсь, но его можно рассматривать как молекулярную машину, состоящую из нескольких частей. Что именно заставляет эти части работать вместе?

Почему рибосома присоединяется к цепи РНК? Это просто форма и электрический заряд или нечто большее? Когда рибосома связана с фрагментом РНК, как она движется?

В каком-то смысле я ищу «призрак в машине». Меня интересуют молекулы вообще, а не только рибосомы. Что на уровне отдельных атомов делает молекулы «живыми» — двигаться, собирать белок и т. д.?

PS. У меня возникли проблемы с формулировкой моего вопроса, поэтому, если что-то непонятно, оставьте комментарий, и я отвечу на него.

Редактировать 1: Это определенно вопрос физики. Я смотрю на шкалу нескольких атомов.

Приведу гипотетический пример:

Представьте себе углеродную нить. Также представьте, что существует молекула, которая может двигаться по этой нити. Как бы это сделать? Какие силы будут двигать его по этой нити? Это электромагнетизм? Будет ли в значительной степени задействована гравитация? Какой эффект будет иметь форма?

Это делает вопрос более ясным?

Взгляд на масштаб атомов не поможет понять молекулярную машину, состоящую из тысяч атомов.
@Chris Как мне попытаться понять молекулярные механизмы? Какие темы, книги, ресурсы искать?
Я согласен с Крисом, многое из того, как ферменты обрабатывают вещества, связано с их структурой и зарядом или отсутствием заряда в активном центре. Вы также должны учитывать, что АТФ используется для катализа многих реакций, а это означает, что вам нужно смотреть более макроскопически. Я бы начал с биофизики.
@ Натан, у тебя есть предложение по запуску ресурса? Может учебник?
@Chris Looking at the scale of atoms will not help understanding a molecular machine made of thousands of them.Это действительно помогает, просто очень, очень сложно.
@tel Я бы сказал, что это все равно, что смотреть на винт в роботе, который ставит двери на машины, и пытаться понять, как робот ставит двери на машины. В отношении того, что делает конкретный винт в свете целого, вы можете что-то выиграть. Но, просто глядя на винт, вы не можете понять общую картину. И это достойная аналогия, поскольку атомы будут составлять аминокислоты, большинство из которых (во всяком случае, в большом количестве белков) являются структурными и мало участвуют в активации белка.
@tel Я бы сказал, что это взгляд на атомы автомобиля, когда вы хотите знать, как он работает. С этой точки зрения вы можете видеть только очень маленькие части машины, и это не поможет вам в общем понимании.
@Chris Ваша аналогия отличается примерно на 8 порядков относительной шкалы. Скорее, это все равно, что смотреть на все сотни шестерен, валов, поршней и т. д., составляющих трансмиссию автомобиля, чтобы полностью понять, как она работает. Вы не просто смотрите на каждую из этих частей в отдельности, вы скорее пытаетесь охарактеризовать сеть их взаимодействий.
@Nathan Да, уровень детализации может быть ошеломляющим, но современная наука способна продуктивно работать с большей частью этих деталей. Помните, что одной из конечных целей такого рода работы всегда было производство и контроль наших собственных белков, изготовленных по индивидуальному заказу. Это кропотливая работа. Урок последних 40 лет прогресса в этой области заключается в том, что детали имеют значение, часто неожиданным и значительным образом.
@tel Итак, функционирующая рибосома - чрезвычайно сложный механизм. Я бы начал с прочтения стандартной книги по биохимии, в которой обычно есть хороший обзор, а затем начал бы углубляться в детали.

Ответы (1)

Этот вопрос слишком широк, но я дам несколько коротких и упрощенных ответов на гипотетические вопросы, которые вы задали в конце. Во-первых, давайте немного переформулируем ваш пример:

Как рибосома движется по цепи РНК?

  • Как бы это сделать?
    • Гидролизуя GTP и каким-то образом связывая свободную энергию, связанную с этой реакцией, с поступательным движением. Имейте в виду, что и рибосома, и РНК постоянно подвергаются броуновскому движению со случайным блужданием (т. е. раскачиванию), так что это скорее вопрос смещения движения рибосомы в определенном направлении, чем движение рибосомы в первую очередь.
  • Какие силы будут двигать его по этой нити?
    • Текущее понимание молекулярной биофизики, которое ни в коем случае не является полным, говорит, что основной движущей силой такого рода белковой активности являются электростатические силы.
  • Это электромагнетизм?
    • Электрических токов как таковых нет, поэтому магнетизм не играет роли.
  • Будет ли в значительной степени задействована гравитация?
    • В этих масштабах гравитация не оказывает существенного влияния.
  • Какой эффект будет иметь форма?
    • Форма имеет огромное влияние. Одна из фундаментальных аксиом молекулярной биофизики состоит в том, что функция следует форме. Трехмерная конфигурация упомянутых мною электростатических сил, в свою очередь, определяется трехмерной конфигурацией задействованных макромолекул.

Если вы хотите узнать (намного) больше об этом конкретном вопросе и если у вас есть доступ к журналам, ознакомьтесь с этим обзором: Как мы должны думать о рибосоме?

Вы пишете: «Путем гидролиза GTP и каким-то образом связывания свободной энергии». Когда вы говорите как-то, вы имеете в виду, что это очень сложный процесс или что человечество не знает?
Как белки выполняют свою функцию [закрыто]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v