Кооперативное связывание протонов

Вторым примером кооперативного процесса служит обратимая денатурация свернутых полипептидных цепей. Значение pH среды растворов некоторых белков можно довести приблизительно до 4 добавлением кислоты без протонирования при этом групп, упрятанных внутрь белковой глобулы, для которых р/С>4. При дальнейшем добавлении небольшого количества кислоты происходит протонирование какой-то менее основной группы, что вызывает разворачивание полипептидной цепи и делает доступными для протонирования ранее упрятанные в структуре более основные группы. Таким образом, связывание протона в данном случае является кооперативным процессом, причем, как и для тиамина, причиной кооперативности служит конформационное изменение, вызываемое протонированием определенной группы. [c.263]

Связывание протона анионом тиамина — это пример кооперативного процесса, названного так потому, что присоединение первого протона облегчает присоединение второго. При связывании небольших молекул кооперативные процессы встречаются сравнительно редко, однако в биохимии они распространены ч резвычайно широко и играют большую роль. Кривую кооперативного связывания называют сигмоидной (5-образной), поскольку график зависимости у от [X] (изотерма связывания) имеет 5-образную форму. Процесс связывания называется полностью кооперативным, если возможная степень кооперативности максимальна Это значит, что п-й центр связывания с лигандом X практически не обладает сродством к X до тех пор, пока не заняты остальные (п—1) центров. Однако после того как этн центры будут заняты, сродство п-го центра к X возрастает настолько сильно, что в любой равновесной смеси присутствуют в значительных количеству только Р и РХ . [c.262]

Если же Кав много больше Каа и Квв, то будет иметь место антикооперативность (отрицательная кооперативность). В этом случае кривая насыщения, как и кривая связывания протонов дианионом сукци-ната (рис. 4-4), будет двухступенчатой. [c.302]

Вогнутые участки кривых зависимости 1 /(м от pH дают значения р/(а свободного фермента или свободного субстрата, а выпуклые — значения р/Са комплекса Е8. Подобный подход к анализу рН-зависимо-стей параметров ферментативной реакции широко применяется энзимо-логами, однако он часто приводит к некорректным результатам. Например, многие кривые такого рода имеют очень резкий перегиб, криволинейный участок у них занимает интервал рНСЗ при этом расстояние-по ординате между кривой и точкой пересечения асимптоты с горизонтальным участком гораздо меньше 0,30 >. Это означает, что связывание протонов происходит кооперативно и кажущийся р/Са сходен в таком случае с константой К в уравнении (4-33). Читателю, желающему глубже разобраться в обсуждаемых вопросах, можно рекомендовать теоретическую работу [57], где рассматриваются значения р/Са переходного состояния. Интересный анализ кривых с необычно острым максимумом проведен в работах [57а, Ь]. [c.60]

Из других гемовых белков, помимо цитохрома с, наиболее широко исследован методом ЯМР гемоглобин. Интерес к этому белку в основном определяется проблемой кооперативного связывания кислорода с точки зрения конформационных изменений четырех его субъединиц (двуха- и двух Р-цепей). Шульман и сотрудники использовали при исследовании этого вопроса метод протонного магнитного резонанса. Суть их подхода состояла в том, чтобы попытаться обнаружить изменения в спектре ЯМР одних субъединиц при связывании кислорода с гемовыми группами других субъединиц. Например, при окислении железа в а-цепях и связывании с ним цианида были изучены изменения резонансных сигналов, принадлежащих Р-цепям. Эта работа, однако, довольно сложна, и мы отсылаем читателя к оригинальным статьям авторов для более детального ознакомления с этим методом (см., например, работы [25, 33—36]). [c.400]

Если протон и анион связываются с различными центрами белка, то между этими центрами должно иметь место какое-то кооперативное взаимодействие. Такого рода эффекты мы уже рассматривали в случае гемоглобина и миоглобина (разд. 7.5), у которых связывание одного агента, например протона, по одному из центров белка, приводит к изменению константы равновесия для связывания другого лиганда, например кислорода, по другому центру. Однако эти эффекты в случае пероксидаз выражены значительно сильнее. На примере гемоглобина и миоглобина связывание каждого из агентов можно было исследовать по отдельности, и при присоединении одного реагента константа равновесия реакции присоединения второго лиганда изменялась вплоть до 10 . Связывание Н+ и Р Ее" -пероксидазой хрена (ННРО) описывается в пределах ошибки эксперимента в области pH 2,8—5 соотношением [c.209]

Можно сделать вьшод, что в гидропероксидазе механизм кооперативного взаимодействия между двумя центрами белка, который проявляется в миоглобинах и гемоглобинах, развился в одном определенном направлении, которое позволяет им связьшать протон вместе с одноосновным анионом. Более высокая степень кооперативности, вероятно, связана с тем, что обе связываемые частицы заряжены. Это обеспечивает функционирование механизма, облегчающего связывание в активном центре фермента анионов сильных неорганических кислот, таких, как С "" и I (например, при ферментативном галогенировании), которые с трудом связываются с металлами и с трудом образуют ионные пары. Взаимодействие с ними идет по схеме [c.209]

Присоединение кислорода индуцирует ряд конформационных изменений в мо-лекуле ПЬ, раскрытых в работах Perutz М. Связывание кислорода с переводом иона Ре " в низкоспиновое состояние сопровождается одновременным смеш ением железа на 0,07 нм в плоскость гемовой группы. Это смеш ение передается через гистидин (Р-8), и спираль (Р) вместе с гистидином подтягивается в сторону гема к центру молекулы, выталкивая из полости остаток тирозина. Затем происходит поэтапный разрыв солевых мостиков между а-субъединицами и смеш ение субъединиц вдоль контактов а1 — Рг и аг — 1 на 0,07 нм (рис. Х.З). Расстояние между гемами а-субъединиц увеличивается с 3,49 до 3,60 нм, а между гемами р-субъединиц, наоборот, сокраш ается с 3,9 до 3,3 нм. Центральная полость при этом сжимается. Разрыв шести солевых мостиков и освобождение протонов (эффект Бора) характерны для изменений, происходяш их в ПЬ. Энергия взаимодействия между субъединицами уменьшается на 25-50 кДж/моль. Конформация самих а- и р-субъединиц также изменяется, в частности на С-концах цепи. В целом оксигенация переводит каждую из субъединиц из дезокси- и оксиконформацию. Разрыв четырех солевых мостиков из шести при оксигенации первых двух а-субъединиц способствует разрыву двух остальных мостиков и, следовательно, облегчает присоединение следуюш их молекул кислорода к остальным субъединицам, увеличивая сродство их к кислороду в несколько сотен раз. В этом и состоит кооперативный характере присоединения Ог к ПЬ, при котором начало оксигенации ПЬ облегчает связывание остальных молекул Ог. [c.259]

В принципе в этом случае должно образовываться промежуточное соединение, несущее свободный радикал, однако электронное состояние этого промежуточного соединения таково, что оно нестабильно и стремится перейти в одно из крайних состояний. В результате этого в соответствии с уравнением Хилла для двух центров связывание является кооперативным. Что касается отрицательной кооперативности, то она представляет собой даже более распространенное явление в простых системах (в качестве примера можно указать на связывание двух протонов симметричными дианионами, например оксалатом или сукцинатом). [c.176]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология