4.
Антисимметрии в системе канонических аминокислот
4.1.
Антисимметричные свойства боковых цепей канонического набора аминокислот
Обратите внимание,
что среди боковых цепей мы встречаем парные аминокислоты.
|
1. Имеются пары
аминокислот, близких по свойствам, но отличающихся длиной цепи: - аспарагиновая (Asp) и глютаминовая (Glu) кислоты (в таблице), - валин и изолейцин, - серин и треонин, - аспарагин и глютамин, - аргинин и лизин. |
|
|
2.
Некоторые пары аминокислот различаются
по свойствам, но имеют близкий размер: - серин (Ser) и цистеин (Cys) (в таблице), - аспарагиновая кислота
и аспарагин, - глютаминовая кислота и
глютамин, - гистидин и фенилаланин, триптофан и тирозин. |
|
|
|||
|
Пары (1) имеют
квази-зеркальную антисимметрию. |
Пары (2) обладают
незеркальной антисимметрией. |
|||||||
|
3.
Некоторые аминокислоты образуют пары по
принципу противоположности их свойств: аспарагиновая кислота (Asp) обладает кислыми
свойствами, а аргинин (Arg) – щелочными (в таблице),
аналогично образуется пара - глютаминовая кислота и лизин |
|
|
4.
Ряд аминокислот можно противопоставить
по массе, например короткую аминокислоту серин (Ser) - массивной аминокислоте
триптофану (Trp) (в таблице), более
тяжелую - треонин (Thr) – более легкой, чем триптофан – гистидину (His). |
|
|
|||
|
Пары (3)
антисимметричны по заряду |
Пары (4) антисимметричны по массе. |
|||||||
Все эти типы антисимметрии будут наглядно представлены в результате построения нашей системы аминокислот.
4.2. Антисимметрии, выявляемые
системой канонических аминокислот
В процессе построения
системы аминокислот на додекаэдре мы в явном или неявном виде использовали принципы антисимметрии. Теперь,
когда система построена, рассмотрим общие особенности антисимметричных групп
аминокислот. Для этой цели будем использовать для каждого типа антисимметрии
различную раскраску фонов в кружках,в которых находятся боковые цепи
аминокислот.
4.2.1.
Квази-зеркальная антисимметрия
|
Антисимметричные аминокислоты, располагающиеся по обе стороны
от плоскости I, которую мы назвали плоскостью квази-зеркальной антисимметрии
образуют пары, обладающие близкими физическими свойствами, но разной длиной
цепи или массой. Они связаны преобразованием, которое мы обозначаем буквой альфа
(a). Справа от плоскости I оказались более короткие или более легкие боковые цепи (они показаны на светло-зеленом фоне), а слева – более длинные или тяжелые (темно-зеленый фон). Чтобы это видеть более детально, загляните в раздел 4.2.1. |
|
Рис. 19. Раскраска аминокислот, связанных квази-зеркальной
антисимметрией. Слева от плоскости I кружки
светло-зеленого цвета – более легкие
боковые цепи, справа от плоскости I кружки темно
зеленого цвета – более массивные. |
4.2.2.
Незеркальная антисимметрия
|
Боковые цепи аминокислот, имеющие незеркальную антисимметрию,
располагаются на додекаэдре по разные стороны от плоскости II: за плоскостью II (фон в кружках
окрашен в светло-розовый цвет) и перед этой плоскостью (фон темно- розового
цвета). Для краткости мы будем говорить: за плоскостью и перед
плоскостью, имя в виду плоскость II. Они связаны между собой переходом, который мы обозначили буквой
бета (b). При этом боковые
цепи в парах, как правило, имеют близкий размер, но отличающиеся физические
свойства .В разделе 4.2.2. пары боковых цепей аминокислот рассмотрены более детально. |
|
Рис. 20. Расположение боковых цепей аминокислот, связанных незеркальной антисимметрией. За плоскостью II - кружки
светло-розового цвета, перед плоскостью II
- темно-розового цвета. |
4.2.3.
Поворотная антисимметрия
|
Этот тип антисимметрии возникает для двух групп боковых цепей,
располагающихся над и под плоскостью III, разделяющей додекаэдр на две части: верхнюю и нижнюю. Если верхнюю часть додекаэдра, в которой боковые цепи
аминокислот изображены в кружках розового цвета, вращать вокруг оси,
расположенной в плоскости III, то вершины верхней части совпадут с
вершинами нижней части додекаэдра, в которых боковые цепи аминокислот
помещены в кружки голубого цвета. Образующиеся пары боковых цепей связаны между собой преобразованием вращения, которое мы обозначили буквой гамма (g). Они имеют противоположные свойства и разный размер. В разделе 4.2.3. эти пары проанализированы более детально. |
|
Рис. 21. Положение на додекаэдре боковых цепей аминокислот,
связанных поворотной антисимметрией. Вверху, над плоскостью III - кружки розового цвета, внизу, под плоскостью III - голубого цвета. |
4.2.4. Антисимметрия комплементарности
|
Если противоположные вершины додекаэдра соединить диаметрами,
то боковые цепи аминокислот, расположенные в этих вершинах, образуют
комплементарные пары. Этот тип антисимметрии можно назвать антисимметрией
комплементарности. Образующиеся пары боковых цепей связаны между собой тремя
преобразованиями – a, b и
g. Они имеют максимально противоположные размеры и свойства, причем если сопоставлять пары, начинающиеся с правой стороны и с левой стороны, то эти свойства как бы компенсируются. Более детально анализ антисимметрии комплементарности проведен в разделе 4.2.4. |
|
|
|
Рис. 22. Положение на додекаэдре боковых цепей аминокислот,
связанных антисимметрией комплементарности. Противоположные вершины додекаэдра соединены диаметрами. Кружки в противоположных вершинах додекаэдра имеют разную раскраску, символизирующую комплементарность расположенных в них боковых цепей аминокислот. |
4.3. Преобразования аминокислот при переходе через плоскости
антисимметрии
Поскольку у нас имеется три плоскости антисимметрии, то переход
через эти плоскости к антисимметричной аминокислоте можно обозначить,
аналогично обозначениям в разделе 2.3.,
какой либо буквой. Были введены следующие обозначения:
- переход аминокислоты в
самою себя обозначен цифрой 1.
- переход через плоскость I – буквой a (альфа),
- переход через плоскость II –
буквой b (бета);
- вращение вокруг оси, лежащей в плоскости III – буквой g (гамма). Тогда все преобразования
аминокислот, расположенных в столбце 1, внутри каждой группы можно
описать в виде следующей таблицы.
|
|
1 |
a |
b |
g |
ab |
ag |
bg |
abg |
|
Подгруппа
1 |
Gly |
|
|
Pro |
|
|
|
|
|
Подгруппа
2 |
Ala |
|
|
Leu |
|
|
|
|
|
Подгруппа
3 |
Ser |
Thr |
Cys |
His |
Met |
Trp |
Phe |
Tyr |
|
Подгруппа
4 |
Asp |
Glu |
Asn |
Arg |
Gln |
Lys |
Val |
Ile |
Итак, мы показали, что построенная нами на додекаэдре система
канонических боковых цепей аминокислот позволяет наглядно представить четыре
типа антисимметрии, которые для них существуют: квази-зеркальная, незеркальная,
поворотная и антисимметрия комплементарности.
Из этого факта можно сделать следующий вывод:
возможность наложения (суперпозиции) все четырех типов
антисимметрии на данную систему аминокислот свидетельствует о том, что
предложенный вариант пространственной структуры аминокислот на додекаэдре
является единственно возможным. В нем нельзя проводить перестановки аминокислот
без нарушения какого-либо типа антисимметрии.
Не верите –
попробуйте сами.
Адрес для связи: amino-acids-20@yandex.ru