Кислород скорость при реакции с гемоглобином

При образовании окислов скорость взаимодействия кислорода с элементами меньше, чем можно было бы ожидать при сравнении ее со скоростями соответствующих реакций хлора, фтора и брома. Вполне возможно, что это обусловлено более высокой прочностью связи в молекулярном кислороде (см. табл. 14.8), которая только частично компенсируется тенденцией молекул с неспаренными электронами к быстрым реакциям (молекулярный кислород имеет два неспаренных электрона). Это логическое обоснование низкой скорости реакции кислорода при образовании окислов подтверждается при рассмотрении скоростей образования перекисей и надперекисей. При этих реакциях не происходит разрыва связи кислород—кислород, и они протекают быстрее по сравнению с реакциями образования окислов. Кроме того, имеются данные о высокой скорости реакции гемоглобина с кислородом. Очевидно, в этом случае молекула кислорода присоединяется к молекуле гемоглобина в результате взаимодействия между неспаренными электронами и ионом железа, связанным с гемоглобином, без разрыва связи в молекуле О2. [c.20]

Как уже упоминалось, при тех значениях pH и концентрациях кислорода, которые имеются в организме, стабильной формой железа является ион Ре" (ферри-форма). Ион (ферро-форма) легко окисляется в ферри-форму Ге " , в том числе в составе гема. Однако в молекуле гемоглобина эта реакция существенно заторможена благодаря влиянию белковой части в окружении гема. И все же с небольшой скоростью происходит окисление оксигемоглобина кислородом с образованием метгемоглобина [c.494]

Большое внимание исследователей привлекали достаточно часто наблюдаемые отклонения от уравнения Михаэлиса, приводящие к сигмоидальной зависимости скорости реакции (степени насыщения) от концентрации субстрата. Впервые модель, приводящая к сигмоидальной кривой, была рассмотрена в 1909 г. Хиллом при интерпретации зависимости насыщения гемоглобина кислородом от парциального давления кислорода. На рис. 2.14 приведена типичная экспериментально наблюдаемая зависимость. По своей физической сущности функции степени насыщения гемоглобина кислородом и насыщения фермента субстратом полностью эквивалентны и могут рассматриваться в рамках одного подхода. [c.108]

Кривая зависимости скорости реакции, катализируемой аллостерическим ферментом, от концентрации субстрата аналогична сигмовидной кривой зависимости степени насыщения кислородом гемоглобина. Изобразите эту зависимость графически. [c.55]

А. Сигмоидная кривая, полученная для гомотропного фермента, субстрат которого служит также положительным (активирующим) модулятором. Величина. Kg 5 - это концентрация субстрата, при которой скорость реакции равна половине максимальной. Обратите внимание, что относительно небольшое повышение концентрации субстрата в крутой части кривой может вызвать весьма значительное увеличение скорости реакции. Обратите внимание также на то, что эта кривая напоминает кривую насыщения гемоглобина кислородом. [c.261]

Кислород образует соединения со всеми химическими элементами, кроме гелия, неона и аргона. С большинством элементов оя взаимодействует непосредственно (кроме галогенов, золота и платины). Скорость взаимодействия кислорода как с простыми, так и со сложными веществами зависит от природы вещества и от температуры. Некоторые вещества, например, оксид азота (II), гемоглобин крови, уже при комнатной температуре соединяются с кислородом воздуха со значительной скоростью. Многие реакции окисления ускоряются катализаторами. Например, в присутствии дисперсной платины смесь водорода с кислородом воспламеняется при комнатной те.мпературе. Характерной особенностью многих реакций соединения с кислородом является выделение теплоты н света. Такой процесс называется горением. [c.366]

Кооперативный характер связывания ферментов с субстратами имеет, пожалуй, такое же большое физиологическое значение, как и кооперативное связывание гемоглобина с кислородом, которое обеспечивает более эффективное высвобождение связанного кислорода в тканях (гл. 4, разд. Д, 5). Кооперативность связывания субстрата отсутствует в том случае, когда благодаря избытку активатора фермент переходит в состояние R (В), при котором связывающие центры ведут себя независимо. В то же время связывание активатора должно характеризоваться сильно выраженной кооперативностью, т. е. скорость реакции должна изменяться при изменении концентрации активатора сильнее, чем в случае гиперболической активации. Аналогичным образом кооперативное связывание ингибитора обеспечивает более быстрое выключение фермента при увеличении концентрации ингибитора. По-видимому, эволюция олигомерных ферментов (по крайней мере отчасти) обусловлена большей эффективностью механизмов регуляции, в основе которых лежит кооперативное связывание эффекторов. [c.39]

Конечно, прямой доступ к иону железа для лигандов закрыт аминокислотами, особенно дистальным гистидином. Как уже отмечалось, один из атомов азота имидазольного кольца гистидина обращен к железу, а другой фактически находится на поверхности, так что этот гетероцикл может работать как своего рода люк, перекрывающий лигандную полость. Поэтому связывание любого лиганда представляет собой сложный процесс, включающий промежуточные изменения конформации белка, например поворот гистидина Е7 вокруг его связи Са —Сз или небольшое искажение структуры спирали Е [161]. Тем не менее скорость связывания кислорода исключительно велика. Константа скорости реакции второго порядка при 20°С для различных миоглобинов находится в интервале 1,0-10 — 1,9-10 дм -моль с [определенные к настоящему времени значения свободной энергии активации для этих процессов составили в трех случаях 23,0, 23,0 и 29,3 кДж/моль (5,5, 5,5 и 7,0 ккал/моль) соответственно], а константы скорости для изолированных, но слегка модифицированных а- и 3-цепей составили 5-10 — 8-10 дм моль с , тогда как для мономерного гемоглобина hironomus получено более высокое значение 3-10 дм -моль 1-с [6]. Для гемоглобйнов кинетика реакции имеет сложный характер вследствие изменений четвертичной структуры, однако константы скорости и в этом случае попадают в интервал 10 — 10 дм моль с . Константы скорости отщепления кислорода составляют 10—70 с , а соответствующие энергии активации равны 80—88 кДж/моль (19—21 ккал/моль) для миоглобинов и 10— 15 с и 67—105 кДж/моль (16—25 ккал/моль) для большинства гемоглобйнов (эти значения сильно зависят от pH). Библиографию по этому вопросу см. в работе [8]. Даже если гистидин существенно уменьшает величину константы скорости, которая была в отсутствие белка, наблюдаемые скорости вполне достаточны для физиологических потребностей. Мутантные гемоглобины, в которых гистидин замещен на аргинин или тирозин, обнаруживают несколько более высокие скорости, особенно в реакциях с СО [8]. Некоторые гемоглобины с очень малыми константами скорости диссоциации ( 10 с 1), которые явно не могут функционировать как переносчики кислорода, встречаются у нематод [91]. [c.163]

Приведенные выше данные показывают, что окружение железопорфиринового комплекса в каталазе и пероксидазе очень близко к таковому в гемоглобинах и миоглобинах. Порфириновое кольцо и винильные боковые цепи, по-видимому, погружены и удерживаются гидрофобными аминокислотными остатками. В эту гидрофобную область проникает, с одной стороны, гистидин или карбоксилсодержащий лиганд, который координирован с железом (аналогично проксимальному гистидину в гемоглобине и миоглобине), а с другой стороны, группы, которые, вероятно, могут образовать водородные связи с перекисью водорода и другими субстратами (эти группы можно сопоставить с дистальным гистидином в гемоглобине и миоглобине). Несмотря на пространственные затруднения, которые имеются вокруг активного центра, и присутствие аксиальных лигандов, наблюдаются весьма высокие скорости реакции (до 1,4-10 л-моль 1-с , табл. 17). Точно так же гемоглобины с высокой скоростью (до 3-10 л-моль-с ) связывают кислород, хотя координационный центр со всех сторон окружен аминокислотными остатками (разд. 7.4). [c.227]

Выще упоминалось, что образование и свойства этих соединений свидетельствуют о том, что они представляют собой комплексы с октаэдрической координацией, в которых связи центрального атома железа являются либо преимущественно ионными, либо преимущественно ковалентными. Однако между типом связи, образующейся в комплексе, и скоростью реакции нет соответствия. При проведении кинетических исследований реакции между гемоглобином и кислородом или окисью углерода Хартридж, Рафтон и Милликен разработали метод быстрого потока для изучения быстрых реакций в растворах [4]. Эти кинетические исследования показали, что как реакция соединения, так и процесс распада характеризуются очень большой скоростью. В табл. 5 на основе данных, собранных Милликеном [22], дано сравнение констант скоростей для реакций гемоглобина и миоглобина с Oj и СО. [c.195]

Брукс [28, 29] показал, что окисление гемог-тобина при pH = 5,69 имеет первый порядок по неокисленному гемоглобину, и константа скорости реакции первого порядка набл. зависит от давления кислорода, согласно сложной функции, изображенной на рис. 1 а. Брукс суммировал свои результаты и вывел следующие уравнения скорости [c.199]

Для них характерна большая зависимость между конформацией белковой молекулы и каталитической активностью. Их действие не подчиняется кинетике Михаэлиса-Ментен и описывается другими уравнениями, а графически зависимость скорости от концентрации субстрата имеет сигмоидный характер. Для аллостерических ферментов характерно проявление кооперативного эффекта, когда связывание одной молекулы субстрата усиливает способность присоединять следующую молекулу (активирующий кооперативный эффект), что видно на примере гемоглобина при связывании кислорода с одной субъединицей усиливается дальнейшее взаимодействие его с другими субъединицами. Тот факт, что аллостерический эффект проявляется часто на первой стадии процесса, объясняет выработанное в ходе эволюции экономное расходование веществ на последующих стадиях реакции. [c.35]

Химические и биохимические методы трудно приспособить для непрерывного наблюдения за скоростью фотосинтеза, поэтому физикохимические методы давно привлекали внимание исследователей в этом отношении. В современных количественных исследованиях процессов метаболизма манометрические измерения приобрели преобладающее значение. Биохимики нашли, что почти каждая биохимическая реакция может проводиться таким образом, чтобы происходило поглощение или выделение газа, и это часто дает наилучший способ для измерения ее скорости. Реакции гемоглобина с кислородом и окисью углерода были первыми, для которых этот метод был разработан Холдейном и Баркрофтом затем он был применен для изучения дыхания и фотосинтеза. Со времен Сакса [3] получил известность и широкое распространение приближенный метод измерения объема выделенного кислорода путем подсчета пузырьков . В спокойном растворе с определенным поверхностным натяжением пузырьки газа, отделяющиеся от листьев, имеют приблизительно одинаковую величину, так что скорость образования газа может быть вычислена путем умножения числа пузырьков, образующихся в единицу времени, на объем одиночного пузырька. Этот метод прост и чувствителен, но явно чреват ошибками, вызываемыми различием в смачиваемости листовой поверхности, слиянием мелких пузырьков в крупные, влиянием конвекционных токов или размешивания на размер пузырьков и подобными осложнениями. Многие авторы [15, 21, 29, 35, 45] старались усовершенствовать этот метод и сделать подсчет пузырьков автоматическим. Обсуждение этих попыток можно найти в книге Спёра [40]. Важное возражение против этого метода было выдвинуто Гесснером [63] пузырьки постоянного размера могут образовываться только в спокойной воде, в которой фотосинтезирующее растение окружается вскоре слоем воды со щелочной реакцией, с малым содержанием углекислоты и пересыщенной кислородом, а каждый из этих трех факторов может сильно влиять на скорость фотосинтеза. [c.255]

Рассмотренные выще механизмы способны описывать многие сложные эффекты, и кинетическое уравнение может иметь очень сложную форму. Но в общем случае концентрация [ЕЗ] не может возрастать быстрее, чем растет [3]. Однако при некоторых экспериментальных условиях субстраты или ингибиторы оказывают большее влияние на концентрацию комплекса. Другими словами, получаются 3-образные кривые типа кривой связывания кислорода гемоглобином (разд. 7.13). В особенности это относится к ферментам, играющим важную роль в регулировании обмена веществ. Подобные кооперативные эффекты встречаются в случае ферментов с несколькими активными центрами, поскольку кооперативный эффект подразумевает возрастание сродства второго активного центра к субстрату, когда первый центр занят. Как и в случае гемоглобина, взаимодействия такого типа сопровождаются структурными изменениями. Согласно модели Моно — Шанжо — Ваймана, фермент с несколькими активными центрами может находиться по крайней мере в двух состояниях. Это, вероятно, слишком упрощенная картина, но два является минимальным числом состояний, необходимым для объяснения наблюдаемых эффектов. Предполагается, что в обоих состояниях конформации всех субъединиц одинаковы. Воздействующая на систему молекула (эффектор), которая может быть молекулой субстрата, смещает равновесие в сторону одного или другого из этих двух состояний. Если эффектор смещает равновесие в направлении увеличения скорости реакции, то такой эффектор называется активатором. Если же его действие приводит к снижению скорости реакции, то он называется ингибитором. Как и в случае гемоглобина, воздействие усиливается тем, что одна молекула эффектора оказывает влияние на несколько каталити-21 [c.323]

Многие теоретические представления в этой области базируются на аналогии между негиперболической зависимостью скорости реакции от концентрации субстрата в тех случаях, когда реакцию катализируют регуляторные ферменты, и сигмоидным характером зависимости связывания кислорода гемоглобином. Судя по тому, что рентгенограммы кристаллов гемоглобина и оксигемогло-бина имеют различный вид, связывание кислорода сопровождается определенным изменением конформации по аналогии возникло предположение, что механизм действия регуляторных ферментов также связан со структурными явлениями. Посмотрим, насколько удачна эта аналогия. [c.232]

В предис-товии к первому тому Advan es in atalysis редакция сообщала о решении не публиковать обзоры по специальным вопросам биокатализа, но время от времени помещать сообщения, в которых обсуждается связь и параллелизм между этой специальной областью и нормальным катализом. Настоящая статья является первым таким сообщением. Цель ее состоит в рассмотрении реакций четырех гемопротеинов (гемоглобина, миоглобина, пероксидазы и каталазы) с кислородом, перекисью водорода, а иногда и с другими восстановителями каждый из этих гемопротеинов содержит одно и то же координационное соединение железа, а именно протопорфирин закисного или окисного железа, связанный с различными молекулами протеинов. Некоторые из этих реакций являются специфичными, поскольку они либо протекают очень быстро, либо со скоростью, значительно превышающей скорость реакций трех других гемопротеинов или ионизированного железа. В качестве примера можно привести следующие специфические реакции. [c.183]

Весьма удачный подход к проблеме общего механизма этих реакций был предложен Теореллом [2], который установил наличие связи между структурными различиями гемопротеинов и их специфическими реакциями. В отношении структурных особенностей интересно отметить влияние групп, расположенных по соседству с гем-груп-пой или гематиновой группой на реакцию последних. Например, если кислород присоединяется к гемоглобину в нейтральном растворе, ГО pH понижается в результате ионизации соседней кислотной группы. Теорелл исследовал влияние подобных связанных с гемом групп на реакциях большого числа гемопротеинов. До сих пор еще нет достаточных данных для решения вопроса о том, играют ли эти группы первостепенную роль в окислите.тьно-восстановительных реакциях приведенного выше типа и подвергаются ли сами окислению-восстановлению, или же их действие является вторичным и заключается в том, что ионизация этих групп влияет на скорость реакции гем-группы или гематиновой группы. Для случая гемоглобина будет ниже рассмотрен механизм, которым с помощью предположения о дополнительной электроно-акцепторной группе в молекуле протеина оказывается возможным объяснить ки11етику самоокисления. Но прежде необходимо проанализировать несколько механизмов, которые были предложены для объяснения различных окислительно-восстановительных реакций. [c.223]

Структурные мутации гена приводят к синтезу аномальной молекулы глю-козо-6-фосфатдегидрогеназы. Нарушения в этой молекуле изменяют каталитическую активность, кинетические свойства, стабильность и электрофоретическую подвижность. Известно более 200 вариантов глюкозо-6-фосфатдегид-рогеназы, но развитие патологических реакций обусловливают немногие из них. При наличии аномальной молекулы глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в эритроцитах снижаются связывание кислорода, скорость восстановления мет-гемоглобина и устойчивость к воздействию различных потенциальных окислителей. При аномальном варианте глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы нарушается основная функция фермента — поддержание стабильности мембран эритроцитов. [c.236]

Часть I посвящена главным образом описанию взаимосвязи между трехмерной структурой и биологической активностью на примере белков. Подробно рассматриваются структура и функция миоглобина и гемоглобина - белков, транспортирующих кислород у позвоночных, поскольку на этом материале можно проиллюстрировать некоторые общие принципы. Гемоглобин представляет особенно большой интерес в связи с тем, что связывание им кислорода регулируется специфическими веществами окружающей среды, Описьгоается также молекулярная патология гемоглобина, в частности серповидноклеточная анемия. В разделе, посвященном ферментам, мы познакомимся с тем, каким образом происходит узнавание субстрата ферментом и как фермент может увеличивать скорость реакции в миллион и более раз. Подробно описываются такие ферменты, как лизоцим, кар-боксипептидаза А и химотрипсин, при изучении которьк были выявлены многие общие принципы катализа. В несколько ином аспекте излагается вопрос о конформации в главе, посвященной двум белкам соединительной ткани-коллагену и эластину. Заключительная глава части I служит введением в проблему биологических мембран, представляющих собой организованные белково-липидные комплексы. На- [c.13]

Модель Михаэлиса-Ментен оказала большое влияние на развитие энзимологии. Достоинство этой модели-в простоте и широкой применимости. Все же не все ферменты подчиняются кинетике Михаэлиса-Ментен. В первую очередь-это большая группа аллостерических ферментов, для которых зависимость скорости реакции V от концентрации субстрата [8] имеет сигмоидную форму, а не гиперболическую, как предсказывает уравнение Михаэлиса-Ментен [уравнение (15)]. Вспомним, что кривая связывания кислорода для миоглобина-гиперболическая, тогда как для гемоглобина-сигмоидная. Ситуация с ферментами совершенно аналогична. В аллостерических ферментах один активный центр в молекуле фермента оказывает влияние на другой активный центр в той же молекуле. В результате такого взаимодействия между субъединицами связывание субстрата становится кооперативньш , и кривая зависимости V от [c.118]

Гемоглобин обладает также другим замечательным свойством, которое делает его еще более эффективным переносчиком кислорода. Если гемоглобин присоединяет кислород при pH 7,4, то он отщепляет 0,6 моля ионов Н+ на каждую связанную молекулу кислорода. В легких ионы Н+, освобожденные гемоглобином, реагируют с бикарбонатными ионами, образуя кислоту Н2СО3, которая диссоциирует с выделением двуокиси углерода последняя диффундирует в воздушное пространство внутри легких. Диссоциация Н2СО3 на Н2О и СО2 протекает медленно по сравнению со скоростью потока крови в легких в красных кровяных тельцах эта реакция катализируется ферментом карбоангидразой. В капиллярах идет обратный процесс образовавшаяся в результате метаболизма СО2 превращается в угольную кислоту Н2СО3, которая диссоциирует на НСО -и Н+. Ион Н+ адсорбируется гемоглобином поглощение Н+ является частью суммарной реакции выделения кислорода из гемоглобина. Этот так называемый эффект Бора объясняется тем, что константы кислотной диссоциации оксигемоглобина отличаются от соответствующих констант дезоксигемоглобина. [c.233]

Как мы уже видели (разд. 7.2), четыре полипептидные субъединицы гемоглобйнов лошади и человека могут образовывать две слегка различные четвертичные структуры, так называемые К-или Т-структуры ( окси - и дезокси -структуры). Основное различие между этими двумя формами белка, по-видимому, состоит в том, что в Т-форме имеются восемь солевых мостиков (образующихся за счет электростатических взаимодействий) в местах контакта 0102 и Р1Р2 Т-формы. Исследование различных природных и модифицированных гемоглобйнов показало, что гомотропное взаимодействие наблюдается при координации кислорода Ре(П) только в том случае, когда в процессе оксигенации происходит изменение четвертичной структуры [173]. Переход от Т- к 1 -форме происходит в НЬ А1 человека примерно при 50%-ной оксигенации, однако в других случаях он может наблюдаться при существенно более высокой степени оксигенации или очень малой оксигенации, а иногда и вовсе не наблюдается, т. е. белок может остаться замороженным в исходной К- или Т-форме [94, 204]. Изменение четвертичной структуры сопровождают и другие процессы, в которых имеет место гомотропное взаимодействие [33]. Исследование различий в спектрах (см. выше) и в величинах Р1/2 (разд. 7.5) между гемоглобином и изолированными а- и 3-цепями показало, что гемоглобин ведет себя нормально при высокой насыщенности кислородом и что 8-образная форма кривой определяется аномалиями при низкой оксигенации, т. е. когда белок находится в Т-форме. В настоящее время известны константы равновесия координации кислорода К- и Т-формами гемоглобина человека при pH 7 и гемоглобина при pH 9. Константа равновесия для Т-формы в 250 раз меньше, чем для Н-формы [204]. Скорость взаимного превращения Я- и Т-форм может быть установлена в отсутствие всяких изменений, связанных с реакциями железа, поскольку фотолиз гемоглобина, содержащего только Ре СО (и потому находящийся в К-форме), дает Ре с сохранением в первый момент после фотолиза К-формы, которая затем быстро переходит в Т-форму с временем полупревращения около 2 мс при 3°С [8, 88]. Возникает вопрос каким образом изменение состояния железа приводит к изменению четвертичной структуры [c.175]

Снижение окислительно-восстановительного потенциала пары Fe"/Fe может быть следствием, во-перных, замены координированного гистидина такими лигандами, как карбоксилат-ион или тирозин, которые имеют тенденцию стабилизировать состояние Fe(HI), или, во-вторых, некоторого кооперативного влияния белка (разд. 7.5 и 7.6). Известны мутантные гемоглобины, в которых гистидин F8 замещен на тирозин в а- или -цепях. Показано, что это приводит к стабилизации состояния Fe(ni), однако не получено никаких сведений о скорости автоокисления ионов Ре(П) [170]. Природа аксиального лиганда в гемоглобинах, миоглобинах и пероксидазах одинакова, так что эти белки представляют собой прекрасный пример того, как белок может влиять на скорость автоокисления и окислительно-Еосиановительный потенциал. Сравним следующие качественные наблюдения над реакциями Fe(H) с кислородом и значения окислительно-восстановительных потенциалов Е° при рн 7 [c.186]

А. А. Жуховицкий и Н. М. Турькельтауб предложили следующую методику анализа смесей низкокипящих газов, содержащих кислород и аргон. Хроматографическая установка представляет две последовательно соединенные хроматографические колонки, заполненные соответственно молекулярными ситами СаА и ком-плексообразователем — кровью, нанесенной на твердый носитель. Смесь низкокипящих газов, содержащая аргон, кислород, азот, метан и окись углерода, на молекулярных ситах разделяется на составляющие компоненты, за исключением кислорода и аргона. Последние разделяются на колонке, содержащей комплексообра-зователь. Гемоглобин крови образует нестойкие комплексы с кислородом. Реакция образования комплекса обратима и протекает в обоих направлениях с достаточной для хроматографического анализа скоростью. Длина колонок подбирается такой, чтобы в интервал между пиками кислород + аргон и азот мог попасть пик кислорода, который задерживается на второй колонке. [c.60]

Из статьи Смита, Малдона и Колтона [93] и работ других исследователей вытекает, что для биологов важна примерно подобная проблема, связанная со стимулированным переносом. Она касается возможного повышения скорости переноса кислорода через стенки сосудов живого организма в результате взаимодействия кислорода с гемоглобином, при котором по обратимой реакции образуется оксигемоглобин (см. пример 8.7). Используя независимо измеренные для данной реакции значения скорости и константы равновесия, Катчей, Джаке и Матер [60] расчетом нашли, что установившийся поток кислорода через пленки толщиной порядка 1 мкм может быть примерно на 30 % выше потока при отсутствии реакции. [c.412]

Джордж и Стрэтмен [37], исследовавшие кинетику окисления миоглобина в метмиоглобин молекулярным кислородом в таких же условиях, какие применялись Бруксом, обнаружили подобные явления. Эта реакция, которая протекает приблизительно в шесть раз быстрее, имеет первый порядок по неокисленному миоглобину, и константа реакции первого порядка подобным же образом изменяется в зависимости от давления кислорода (см. рис. 1, о и б). Максимальная скорость и здесь проявляется при давлении кислорода, требуемом для половинного насыщения, свидетельствуя об участии в реакции как групп РеОз +, так и свободных групп Ре +. Так как миоглобин содержит в каждой молекуле протеина только одну гем-группу, то внутримолекулярный механизм, предложенный Лембергом и Леггом 5], исключается, и, таким образом, для миоглобина механизм должен быть межмолекулярным. Если допустить, что одинаковая кинетика окисления является результатом идентичного механизма реакции (а чем более сложна кинетика, тем более правдоподобным становится это допущение), то весьма вероятно, что и в случае гемоглобина реакция также является межмолекулярной. [c.202]

В последнее время появилась возможность изучать физические свойства белков такими методами, как температурный скачок, которые позволяют исследовать процессы с временами, соизмеримыми с временами каталитического превращения субстрата на ферменте, так что стало возможным непосредственно установить взаимосвязь между скоростями субстратзависи-мых конформационных изменений и скоростями самой реакции. В настоящее время имеется ун е несколько свидетельств в пользу существования изомеризации ферментов и ферментсубстратных комплексов, которые могут представлять собой конформационные изменения такого рода [49—52]. Скорость мономолекулярной изомеризации глицеральдегид-З-фосфатдегидрогеназы характеризуется константой порядка 1 с и является слишком медленной, чтобы этот процесс имел место при каждом обороте фермента по-видимому, этот процесс относится к явлениям контроля ферментативной активности. Рентгеноструктурный анализ лизоцима [28], химотрипсина [54] и карбоксипептидазы [55] дал прямое доказательство существования изменений в конформации фермента при взаимодействии с субстратами или ингибиторами. Гемоглобин, хотя и не является ферментом, но может быть поучительным примером использования всех этих методов для демонстрации конформационных изменений при взаимодействии этого белка с кислородом [56]. [c.243]

Каталитические и химические свойства простетических групп в растворе и в составе ферментных глобул существенно различны. Флавины в растворах образуют малоактивные окислительно-восстановительные системы. Например, растворы тиазиновых красителей в этом отношении гораздо более активны, но окисление NADH эффективно проводится флавопротеидами, и очень медленно идет в гомогенных системах. Точно так же гематин — простетическая группа каталазы, пероксидаз и цитохромов, в гомогенных растворах обладает лишь подобием своих свойств в ферментах — их активность в реакции разложения Н О в 10 раз меньше активности каталазы, а на ( юне каталазной активности почти не удается выделить пероксидазную активность свободного гема. Гематин и гематиновые комплексы не связывают молекулярный кислород, но эффективно образуют комплексы с Og в гемоглобине и миоглобине (см. гл. HI). В миоглобине и гемоглобине присоединение и отщепление кислорода не сопровождается изменением валентности железа (П), а цитохром с переносит электрон путем изменения валентности геминового железа. И, наконец, в 5 предыдущей главы подробно рассматривались различные превращения, осуществляемые пиридоксалем и кислотно-основными катализаторами над а-аминокислотами. Напомним только, что в гомогенных системах скорости этих процессов, в тех случаях, когда их удавалось моделировать, оказались меньше, причем различия очень велики — от тысячи до миллиона раз. S [c.263]

Для того чтобы использовать триплетное состояние в качестве зонда при исследовании реакций повторного связывания лиганда, был проведен лазерный флеш-фотолиз комплексов с порфирином, не содержащим железа. Интересно отметить, что скорость кислородного тушения триплетного состояния уменьшается при переходе от мшоглсйина к гемоглобину (для комплексов с порфирином, не содержащим железа). Однако процесс повторного присоединения лиганда не контролируется диффузией кислорода, так как методом остановленной струи было показано, что повторное присоединение лиганда является существенно более медленным процессом. Результаты, падучеяные при кислородном тушении триплетных состояний модельных соединений гемоглобина а- и р-цепей в комплексе с порфирином, не содержащим железа), по-видимому, не согласуются с кооперативными эффектами, наблюдаемыми при взаимодействии нативного гемоглобина с кислородом. [c.122]

Способность реагировать на изменения парциального давления кислорода в окружающем воздухе свойственна большинству аэробов (начиная с одноклеточных). В процессе эволюции увеличивалась чувствительность организмов к недостатку кислорода и одновременно совершенствовались механизмы, ответственные за поддержание кислородного гомеостаза. В результате этого у млекопитающих уже имеется сложная система компенсаторных реакций, благодаря которым обеспечивается поддержание стационарного уровня кислорода в капиллярах, необходимого для наиболее эффективного снабжения им тканей и клеток. На системном уровне зто условие выполняется за счет трех основных факторов [24] 1) изменение скорости кровотока в капиллярах 2) депонирование кислорода в эритроцитах 3) изменение свойств кривой диссоциации оксигемоглобина, которая отражает способности гемоглобина насыщаться кислородом в легких и отдавать его в тканях. Приведение в действие этих трех факторов, которые реально увеличивают содержание кислорода в капиллярах крови и тем самым ускоряют процесс его диффузии, осуществляется за счет усиления функции органов внешнего дыхания, кровообращения, выброса форменных элементов крови и пр. Все эти компенсаторные реакции являются важнейшими приспособительными механизмами при недостатке кислорода. Таким образом, в ответной per акции целого организма на снижение рОг участвуют наиболее жизненно важные системы, что делает чрезвычай- [c.28]