ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Строение и свойства миоглобина и гемоглобина из "Молекулярная биофизика" В этой главе рассматриваются специфические свойства ферментов с четвертичной структурой, определяемые взаимодействием субъединиц в молекуле белка. [c.421] Миоглобин (МЬ) и гемоглобин (НЬ)—не ферменты. Их функция состоит в обратимом связывании молекулярного кислорода. МЬ служит депо кислорода, запасая его для последующего потребления. Соответственно большие количества миоглобина содержатся в организмах китообразных, проводящих длительное время под водой. НЬ — функциональный белок эритроцитов— переносит, кислород от легких ко всем органам и тканям и участвует в обратном транспорте СО2. [c.421] Исследование МЬ и НЬ дает, однако, информацию, весьма ценную для понимания действия ферментов, для понимания природы ЭКВ. Связывание О2 и других лигандов этими белками вполне сходно со связыванием субстрата ферментом. Молекулярный кислород проникает в полость молекулы МЬ или НЬ, но в отличие от субстрата не подвергается химическому превращению. Принято говорить о миоглобине и гемоглобине как о почетных ферментах [1], моделирующих ряд их свойств. [c.421] Как уже сказано (см. стр. 231), молекула НЬ состоит из четырех субъединиц, каждая из которых подобна, хотя и не тождественна, молекуле МЬ. Соответственно НЬ обладает кооперативными свойствами, определяемыми так называемым гем-гем взаимодействием. Напротив, МЬ этих свойств лишен. [c.421] Присоединение О2 и других лигаидов к МЬ и НЬ происходит в группе гема. Лиганды насыщают щестую координационную валентность атома железа в геме. Образование этой химической связи вызывает ряд событий в молекуле белка. [c.422] Атом Ре, вообще говоря, парамагнитен. В табл. 7.1 приведены некоторые магнитные свойства НЬ и его производных в различных состояниях. [c.422] Мы ВИДИМ, ЧТО феррогем может быть в высокоспиновом (НЬ) и низкоспиновом (НЬОв, НЬ(С0)4) состояниях. Связывание Лиганда ярко проявляется в спектре поглощения в видимой области (рис. 7.1). В табл. 7.2 приведены соответствующие данные. [c.423] Актуальной задачей квантовой химии следует считать рассмотрение напряженного гема с пятью координационными связями в НЬ и МЬ (см. [131]). [c.423] Известны первичные структуры гемоглобина и миоглобина ряда видов животных, а также многих мутантных гемоглобинов человека (см. 2.5). Расшифровка строения МЬ и НЬ и выявление конформационных изменений, возникающих при их оксигенации, имеют принципиальное значение. Именно для этих белков проблема связи между строением и свойствами изучена сегодня наиболее подробно. [c.424] Физиологический смысл S-образности кривой У(р) для НЬ состоит в падении сродства гемоглобина к кислороду по мере отщепления его молекул. Изменения парциального давления О2 в тканях должны быть невелики. Если бы для гемоглобина была характерна гиперболическая кривая Y(p), подобная кривой Y(р) для миоглобина, то лищь малая доля переносимого О2 отщеплялась бы в тканях. [c.425] В результате организм задыхался бы даже в атмосфере чистого кислорода. Эффективность дыхательного транспорта еще больще повыща-ется 2,3-дифосфоглицератом (ДФГ) и вследствие эффекта Бора первый фактор понижает сродство НЬ к О2, а второй увеличивает его. [c.425] Подробные обзоры физических и химических свойств гемоглобина и миоглобина можно найти в [20, 23, 132]. Приведем здесь некоторые термодинамические их характеристики (табл. 7.3 [20] и 7.4 [21]). [c.426] По оценкам Рафтона и др. [22] теплоты отдельных стадий реакций с О2 (см. (7,3)) равны (НЬ овцы) AHi = —15,7 0,8, АЯ2 = —11,4 2,5, А Яз = —7,8 3,3 ккал/моль, АН4 = = —8,7 3,3 ккал/моль. Для среднего значения имеем АН = = V4 АН 1 - АН2 1 АЯз - АЯ4) —10,9 + 0,3 ккал/моль. [c.427] События, происходящие в молекуле НЬ при оксигенации, были раскрыты Перутцом в результате рентгенографического исследования [23] (см. также стр. 234). Молекула О2 присоединяется к атому Fe гема. В оксигемоглобине атом железа расположен в плоскости порфиринового кольца, в его центре (с точностью до 0,05 А). В высокоспиновом дезоксигемоглобине атом Fe отстоит от этой плоскости приблизительно на 0,8 А в направлении имидазольного кольца Гис F 8. В таком состоянии координационное число Fe равно пяти. Оксигенация переводит Fe в низкоспиновое состояние и увеличивает число лигандов Fe на единицу. Эти изменения вызывают изменения контактов между порфириновым кольцом и плотно упакованными аминокислотными остатками глобина. Иными словами, в результате ЭКВ происходит перестройка белковых глобул. [c.427] С кольцом непосредственно контактируют 60 атомов глобина, находящихся на расстоянии ван-дер-ваальсовых контактов от кольца [24]. При введении даже наименьшего лиганда ОН, имеющего радиус 1,5 А, происходит конформационная перестройка в р-субъединицах дезоксигемоглобина. В этих субъединицах группа Y-СНз остатка Вал Е И (67) оказывается на расстоянии 2,5 А от ОН , что меньше суммы ван-дер-ваальсовых радиусов. Следовательно, в р-глобулах НЬ нет места даже для наименьшего лиганда и при оксигенации расстояние между кольцом и Вал Е 11 (67) должно увеличиться примерно на 1 А. Напротив, в а-субъединицах такого перемещения нет, так как ширина кармана достаточна для внедрения лигандов. [c.427] Вернуться к основной статье