ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Функции белков из "Биологическая химия" Связи между белком и лигандом могут быть как ковалентными, так и нековалентными. [c.49] Центр связывания иногда занимает небольшой участок поверхности белковой молекулы (в гемоглобине центр связывания кислорода — это только область атома железа), иногда — значительную часть поверхности (например, контактные поверхности протомеров гемоглобина). [c.49] На молекуле белка может быть один, два или больше активных центров, имеющих одинаковую или разную специфичность. Например, каждый протомер гемоглобина имеет три центра для связывания с тремя другими протомерами и один центр для связывания гема. Тетрамерная молекула гемоглобина имеет четыре активных центра (атомы железа) для связывания кислорода. [c.49] Активный центр формируется из аминокислотных остатков, зачастую отстоящих далеко друг от друга в пептидной цепи. Собранными в одном месте они оказываются в результате образования вторичной и третичной структуры. Поэтому при денатурации белков активные центры разрушаются и биологическая активность утрачивается. [c.49] Соответственно, между и сродством Ь к Р пропорциональность прямая чем больше тем больше сродство. [c.50] Образование комплекса можно наблюдать по убыли концентрации свободного лиганда Ь или по нарастанию концентрации комплекса РЬ, если его образование сопровождается появлением какого-либо нового свойства, например изменением цвета или поглощения в ультрафиолетовой части спектра. Такой способ используют и для количественного определения индивидуальных белков (см. ниже). [c.50] При постоянной концентрации Р и возрастающей концентрации Ь концентрация РЬ увеличивается по гиперболической кривой, стремясь к максимуму, когда весь белок связан с лигандом (кривая насыщения). Для олигомерных белков кривая насыщения может иметь 8-образную форму. Степень насыщения можно выразить в процентах концентрации комплекса [РЬ] от начальной (до добавления лиганда) концентрации белка [Р] степень насыщения равна ([РЬ]/[Р] ) 100 (рис. 1.29 см. также рис. 1.26). [c.50] Из уравнения равновесия реакции следует, что если [Р] = [РЬ], то = [Ь]. Равенство [Р] и [РЬ] означает полунасыщение белка, т. е. состояние, когда 50 % молекул белка связаны с лигандом, а 50 % остаются свободными [Р] = [РЬ] = У2 [Р] . Следовательно, численно равна такой концентрации лиганда, при которой достигается полунасыщение белка. На рис. 1.29 показано, как по кривой насыщения можно определить и, тем самым, оценить сродство лиганда к белку. [c.50] Полунасыщение миоглобина и гемоглобина достигается при давлении кислорода соответственно 2 и 26 мм рт. ст. (0,26 и 3,46 кПа) (см. рис. 1.26). [c.50] Константы диссоциации разных белков с их лигандами весьма различны — от таких, что в условиях живой клетки преобладает свободный белок, до таких, что свободный белок совсем не обнаруживается. [c.50] НЬР характерен для эмбриональной стадии развития человека (фетальный гемоглобин) лишь в последние недели беременности и первые недели после рождения он постепенно заменяется на НЬА. Кровь плода и матери не смешивается снабжение плода кислородом обеспечивается за счет диффузии кислорода из кровеносных сосудов матери в кровеносные сосуды плода в плаценте. Более высокое сродство фетального гемоглобина к кислороду делает возможной диффузию при меньшем градиенте концентраций кислорода между сосудами матери и плода. [c.51] Меньшую степень родства с гемоглобинами обнаруживает миоглобин по строению и свойству связывать кислород он очень сходен с протомерами гемоглобина, однако в отличие от гемоглобинов, циркулирующих в крови и переносящих кислород от легких (или плаценты) к тканям, миоглобин фиксирован в мышечной ткани и служит промежуточным переносчиком кислорода от гемоглобина к митохондриям, а также для создания резерва кислорода в мышцах. [c.52] Хотя взаимодействие белка с его физиологическим лигандом отличается высокой специфичностью, всегда можно подобрать вещество, природное или синтетическое, которое является структурным аналогом лиганда и тоже комплементарно центру связывания. Если такой аналог ввести в организм, то он будет соединяться с соответствующим белком вместо естественного лиганда, в результате чего функция белка окажется заблокированной. Вещества, взаимодействующие с активным центром белка и блокирующие его функцию, называют ингибиторами (чаще всего этот термин применяют по отношению к веш ествам, блокирующим функцию ферментов). Например, молекула угарного газа СО достаточно сходна с молекулой кислорода О2, чтобы присоединяться к гемоглобину. Сродство СО к гемоглобину примерно в 200 раз больше, чем сродство кислорода, и поэтому даже при низкой концентрации угарного газа в воздухе (0,1-0,3 %) значительная часть гемоглобина оказывается блокированной угарным газом и не участвует в транспорте кислорода. В результате может наступить тяжелое отравление, нередко со смертельным исходом. Следовательно, структурные аналоги естественных лигандов могут быть ядами. [c.52] В нервно-мышечных синапсах медиатором передачи возбуждения с нерва на мышцу служит ацетилхолин. В процессе передачи возбуждения ацетилхолин соединяется с белком-рецептором (Р) Р Ацетилхолин Р Ацетилхолин. [c.52] Дитилин тоже может соединяться с рецептором ацетилхолина Р + Дитилин Р Дитилин. [c.53] При введении в организм дитилин блокирует рецепторы ацетилхолина вследствие этого нарушается передача импульса и возникает расслабление мышц (паралич). Дитилин применяют для расслабления мышц (миорелаксант) при кратковременных операциях и эндоскопических обследованиях. Дитилин — представитель группы курареподобных лекарств их механизм действия сходен с механизмом действия кураре — яда некоторых южно-американских растений, применявшегося индейцами для отравления стрел. Таким образом, аналоги естественных лигандов могут быть лекарственными веществами. [c.53] В настоящее время для большого числа лекарств известны белки, с которыми они соединяются в организме (многие примеры приведены в последующих главах). В этом нашла развитие концепция о механизме действия лекарств, предложенная П. Эрлихом еще в начале XX в. Суть концепции состоит в том, что лекарство имеет точный адрес в организме, мишень, хеморецептор (термин П. Эрлиха), роль которого выполняет определенное вещество. Эта концепция объясняет, в частности, специфичность действия лекарств, проявляющуюся в том, что разные болезни излечиваются разными лекарствами. Отсюда нетрудно сделать вывод о невозможности панацеи. Сейчас представления о лекарствах как веществах, способных взаимодействовать с центрами связывания белков, служат фундаментальной основой химиотерапии и поисков новых лекарственных веществ. Однако есть и такие лекарства, которые первично взаимодействуют не с белками, а с другими веществами организма. [c.53] Способность узнавать определенное соединение или группу соединений и избирательно взаимодействовать с ними, не обращая внимания на все другие соединения, — главная структурно-функциональная особенность любого индивидуального белка. Для каждого вещества, имеющегося в организме, есть и соответствующий белок, узнающий это вещество. Это свойство белков лежит в основе образования надмолекулярных структур клетки, избирательного и направленного переноса веществ в клетке и между органами сложного организма оно обеспечивает упорядоченные, направленные химические превращения веществ в организме. В природе нет другого класса соединений, который мог бы сравниться с белками по разнообразию выполняемых ими функций. [c.53] Тирозин и триптофан (в незначительной степени также и фенилаланин) поглощают ультрафиолетовое излучение с максимумом поглощения при 280 нм. На этом основан спектрофотометрический метод измерения концентрации белков в растворах. Белки можно определять также колориметрически с помощью цветных реакций. В щелочной среде ионы двухвалентной меди образуют с пептидными группами комплексы, окрашенные в фиолетовый цвет (биуретовая реакция). Но чаще всего применяют более точный метод Лоури. Он основан на комбинации би-уретового реактива со специальным реактивом на ароматические аминокислоты. [c.53] Вернуться к основной статье