ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Бионеорганическая химия и биофизика из "Биофизика" Исследование МЬ и НЬ дает, однако, информацию, весьма ценную для понимания свойств обычных и аллостерических ферментов, для понимания электронио-конформациопных взаимодействий. Связывание Ог и других лигандов этими белками вполне сходно со связыванием субстрата ферментом. Молекулярный кислород проникает в полость молекул МЬ и НЬ, но, в отличие от субстрата, не подвергается химическому превращению. Иногда МЬ и НЬ называют почетными ферментами . [c.206] МЬ не имеет четвертичной структуры (с. ИЗ), молекула НЬ состоит из четырех субъединиц — двух единиц а и двух каждая из которых подобна, но не тождественна молекуле МЬ. Соответственно НЬ обладает, в отличие от МЬ, кооперативными свойствами — в НЬ реализуется так называемое гем-гем-взаимо-действие. [c.206] Кислород и другие лиганды присоединяются к группе гема насыщая шестую координационную валентность атома железа. Образование этой связи вызывает ряд событий в молекуле белка. [c.206] Гемоглобин и миоглобин и их оксигенированные формы содержат феррогем. При окислении НЬ и МЬ образуются ферри-соединения, содержащ,ие трехвалентный атом железа Ке . [c.207] Атом Ке парамагнитен. В табл. 6.3 приведены характеристики магнитных свойств НЬ и его производных в различных со- стояниях. [c.207] Интерпретация магнитных и спектральных свойств гема основывается на квантовомеханическом анализе. Внешние электроны атома железа имеют конфигурацию Зй для Ке + и Зй для Ее . Теоретические расчеты оснонаны на теории поля лигандов. Молекулярные орбитали системы представляются линейными комбинациями орбиталей Ге, порфиринового цикла и лигандов. [c.207] Расчеты дают распределение электронной плотности и уровни электронной энергии. Ряд вопросов остается, однако, не исследованным, в частности, необходимо рассмотрение напряженного гема с пятью координационными связями в НЬ и МЬ. [c.208] Известны первичные структуры НЬ и МЬ многих видов животных, а также большого числа мутантных гемоглобинов человека (см. с. 36), Расшифровка пространственного строения НЬ и МЬ, выявление конформационных изменений, возникающих при связывании лигандов, имеют принципиальное значение. Именно для МЬ и НЬ проблема связи строения со свойствами изучена особенно подробно. [c.208] Физиологический смысл 8-образной кривой У р) для НЬ состоит в уменьшении сродства НЬ к Ог по мере отщепления Оа-Изменения парциального давления Ог в тканях невелики. Если бы для НЬ была характерна гиперболическая кривая У(р) (6.72), то лишь малая доля переносимого Ог отщеплялась бы в тканях. В результате организм задыхался бы даже в атмосфере чистого кислорода. Эффективность дыхательного транспорта регулируется кроме того присутствием кофактора — 2,3-ди-фосфоглицерата (ДФГ), понижающего сродство НЬ к Ог, и эффектом Бора. [c.209] Эффект Бора, свойственный НЬ, но не МЬ, состоит в зависимости сродства НЬ к Ог от pH среды. Сродство минимально вблизи pH 6 и максимально вблизи pH 9. [c.209] Иными словами, малые концентрации протонов облегчают присоединение Ог и, наоборот малые концентрации Ог облегчают присоединение протонов к НЬ. Повышая pH венозной крови и тем самым увеличивая ее способность поглощать бикарбонат, эффект Бора обеспечивает главный механизм обратного транспорта СОг от тканей к легким. [c.209] Конечно, сам термин гем-гем-взаимодействие условен. Речь идет не о взаимодействии групп гема друг с другом — расстояние между ними слишком велико для этого. Взаимодействие субъединиц определяется конформационными событиями, триггером которых служит перемещение атома Fe в плоскость порфиринового кольца и соответствующая передвижка проксимального Гис на 0,075—0,095 нм. Спираль F перемещается к центру молекулы и выталкивает Тир (140) из полости между спиралями и Я. Вытолкнутый Тир тянет за собой Арг (141) и ра.э-рывает поэтому солевые мостики с противолежащей с -цепью Ситуация в Р-цепях иная. Прежде чем лиганд доберется до атома Fe, он должен открыть полость вблизи гема. Образуется связь Fe — лиганд, атом Fe перемещается в плоскость гема, спираль F сдвигается к центру молекулы и выталкивает Тир (145) из его кармана . Этот остаток тянет Гис (146) и разрывает его, солевой мостик с Асп (94). [c.211] Структура НЬ стабилизована ДФГ, образующим дополнитель-. пые солевые мостики между -субглобулами. При оксигенации ДФГ удаляется из молекулы. [c.211] Сущность процесса сводится к тому, что вследствие специфической конструкции группа гема усиливает малое изменение атомного радиуса, испытываемое Ре при переходе от высокоспинового состояния к низкоспиновому, и трансформирует это изменение в большее смещение Гис, связанного с гемом. Электронные события трансформируются в конформационные, с вытекающими из них последствиями. [c.211] Энергия взаимодействия субъединиц составляет около 50 кДж/моль, что соответствует энергии шести солевых мостиков, образующих контакты. [c.211] НЬ тетрамерен, его расщепление на димеры происходит при малых концентрациях. При этом должны разорваться солевые мостики и четвертичная структура примет о см-конформацию. Кооперативные эффекты определяются тетрамерной структурой. [c.211] Эффект Бора (с. 209) получил молекулярное истолкование. При конформационных переходах окси-ВЬ дезокси-НЪ изменяется окружение трех пар слабых оснований таким образом, что они стремятся присоединить протоны при опцеплении Ог. [c.214] Вернуться к основной статье