1.1. Молекулярные модели

Взаимосвязь между трехмерной структурой биомолекул и их биологической функцией составляет лейтмотив настоящей книги. Для описания архитектуры молекул мы воспользуемся атомарными моделями трех типов: 1) пространственными, 2) построенными из шаров и палочек и 3) скелетными. Пространственные модели наиболее реалистичны. Размер и конфигурация атома в пространственной модели определяется его валентностью и радиусом вандерваальсовых взаимодействий (рис. 1.2). Для обозначения атомов в моделях приняты следующие цвета:

эодород-белый,

углерод - черный,

азот-синий,

кислород - красный,

фосфор - желтый,

сера-желтый.

На рис. 1.3 показаны пространственные модели некоторых простых молекул.

Модели из шаров и палочек менее точно отражают строение молекул, чем пространственные, так как в них атомы представлены в виде шариков меньшего радиуса, чем радиус вандерваальсовых взаимодействий. Однако эти модели дают более наглядное представление о расположении связей, которые в данном случае изображаются просто в виде палочек. Заостренный конец палочки указывает направление связи: расположена ли она впереди или позади плоскости рисунка. В целом такая модель лучше, чем пространственная, позволяет

Рис. 1.3.

Пространственные модели воды, ацетата, форм амид а, глюкозы и цистеина.

Рис. 1.4.

Сравнение различных моделей АТР: А - скелетная, Б - из шаров и палочек, В - пространственная. На моделях атомы водорода не показаны.

рассмотреть сложную структуру. Еще более простое представление о строении молекул можно получить с помощью скелетных моделей, в которых изображается только молекулярная сетка. Сами атомы в скелетных моделях не изображаются, но подразумевается, что они расположены в местах пересечения связей и на их концах. Скелетные модели часто используют для описания сложных биологических макромолекул, например молекул белка, состоящих из нескольких тысяч атомов. Сравнение трех типов моделей пространственной, из шаров и палочек и скелетной - приведено на рис. 1.4.