КОНФОРМАЦИЯ
Описание
Конформация — одно из геометрически различных состояний многоатомной молекулы, обусловленных вращением какого-либо атома или групп атомов вокруг одной или нескольких ковалентных связей без разрыва этих связей, что принципиально отличает конформационные состояния от явления изомерии (см.). В ферментативных реакциях при образовании фермент-субстратного комплекса происходят одновременные взаимоиндуцированные конформационные изменения и субстрата и фермента так, чтобы реагирующие группы субстрата и фермента оказались в оптимальных для связывания пространственных отношениях. Конформации, которые принимает молекула в некоторых условиях, в значительной мере определяют ряд физических и химических свойств вещества, а Конформация молекул в переходном состоянии реакционного акта оказывает влияние на скорость и направление реакций, особенно ферментативных, и реакций переноса через биол, мембраны, что имеет большое общебиологическое значение.
Многие биологически активные вещества (напр., антибиотики) в процессе функционирования в клетке либо меняют свою К., либо меняют К. молекулы-мишени, с к-рой они взаимодействуют. Примерами соединений первого типа могут служить циклические пептидные антибиотики типа валиномицина, меняющие свою К. при взаимодействии с ионами, переносимыми через биол, мембрану. Примерами соединений второго типа (или совместно первого и второго) могут служить такие противоопухолевые антибиотики, как актиномицин или такие соединения, обладающие антимикробным действием, как акрифлавин и этидиумбромид, молекулой-мишенью для которых является ДНК. При взаимодействии с этими соединениями К. молекулы ДНК существенно меняется.
Формы одного соединения, различающиеся лишь Конформацией их молекул, называются конформерами. В силу свойств симметрии ковалентных связей (т. е. связей между атомами в молекулах, в которых не появляются электрические заряды) вращение какого-либо атома или группы атомов возможно только вокруг одинарных связей и невозможно вокруг двойных и тройных связей. Различимые К. возможны в том случае, когда вращающиеся группы атомов не обладают цилиндрической симметрией относительно оси вращения. Простейшей неорганической молекулой, для к-рой возможны различимые Конформации, является перекись водорода (I), а органической — этан (II и III):
Поворот вокруг центральной связи относительно некоторого исходного положения возможен на любой угол. Поэтому для данных молекул возможно бесчисленное множество различных К. При вращении меняется расстояние между не связанными непосредственно атомами в молекуле (напр., между атомами водорода в молекуле перекиси водорода). Взаимодействие между такими атомами (притяжение или отталкивание) есть функция расстояния между ними. Поэтому различные К. одной молекулы энергетически не эквивалентны. В отсутствие внешних воздействий молекула стремится принять К., отвечающую одному из минимумов свободной энергии. Поэтому из бесчисленного множества возможных К. интерес представляют лишь те немногие относительно стабильные К., которые отвечают минимумам свободной энергии, а также те, которые отвечают максимумам свободной энергии и, следовательно, соответствуют энергетическому барьеру взаимных превращений стабильных К.
Существует два основных способа изображения К. на бумаге: перспективный (см., напр., формулы I и II) и проекционный. Первый не регламентирован строгими правилами и для употребления и понимания требует определенной тренировки пространственного воображения. Второй включает проекцию рассматриваемой молекулы или ее фрагмента на плоскость, перпендикулярную связи, причем ближайший к наблюдателю атом при этой связи изображается точкой, а более удаленный — кружком. Связи других атомов или групп с этими двумя проектируются на плоскость чертежа в виде радиальных прямых. Наиболее стабильная К. молекулы этана в такой проекции — см. формула III.
Библиография: Илиел Э. и др. Конформационный анализ, пер. с англ., М., 1969; Овчинников Ю. А., Иванов В. Т. и Шкроб А. М. Мембрано-активные комплексоны, с. 120, М., 1974; Стоддарт Дж. Стереохимия углеводов, пер. с англ., М., 1975.
А. Ф. Бочков.