Гемоглобин стабильность

Что касается растворимых глобулярных белков (например, гемоглобина, инсулина, гамма-глобулина, яичного альбумина), то вопрос о характере вторичной структуры еще сложнее. Накапливаются данные, согласно которым и в этом случае а-спираль играет ключевую роль. Подобные длинные пептидные цепи не одинаковы по структуре по всей длине отдельные их участки свернуты в спирали и являются относительно жесткими другие участки образуют петли, скручены случайным образом и довольно подвижны. Установлено, что при денатурации белка спиральные участки раскручиваются и цепь в целом приобретает неупорядоченное строение. (Однако опыт показывает, что в определенных условиях раскручивание и возникновение спирали могут быть обратимыми процессами белок возвращается к исходной вторичной структуре, поскольку это расположение является наиболее стабильным для цепи с данной последовательностью аминокислот.) [c.1061]

Иерархия уровней структуры белка во многих случаях не соблюдается. Иерархия уровней установлена на примере глобулярных белков и их агрегатов. Действительно, в большинстве случаев глобулярный мономер достаточно стабилен и почти не изменяется при агрегировании, в связи с чем комплексная структура по существу определяется характеристиками поверхности известной мономерной структуры. Такой подход был применен при исследовании серповидно-клеточного гемоглобина [270]. Однако иерархические зависимости неприменимы к рибосомам. Рибосомные белки настолько вытянуты [7], что структура каждой отдельной единицы не стабильна и стабилизируется только в процессе агрегирования. [c.126]

Белки-мутанты можно привлекать к интерпретации структурных принципов. Все фиксированные мутации белков можно рассматривать как эксперименты природы, которые указывают нам, какие вариации мало влияют на стабильность белка и на динамику свертывания. С другой стороны, случайные и, по-видимому, нефиксирую-ш иеся мутации, как в аномальном гемоглобине, дают примеры вариаций, заметно понижающих стабильность белковой структуры. Оба типа мутаций можно использовать для совершенствования наших представлений о невалентных силах в белках. Для этой цели можно использовать процедуры минимизации энергии исходных и мутировавших полипептидных цепей на основе известных трехмерных структур [501]. Определенные таким образом разности энергий и геометрические отклонения можно сравнить с экспериментальными данными, полученными соответственно из термодинамических измерений [413, 417[ и рентгеноструктурных исследований с высоким разрешением. Аналогичные сопоставления можно провести с помощью моделирования свертывания цепи (разд. 8.6), которое позволяет получить дополнительную информацию о некоторых аспектах процесса свертывания. [c.207]

Кажущаяся стабильность химического состава целостного организма является результатом существования определенного равновесия между скоростями синтеза и распада его составляющих. Внедрение в биохимическую и клиническую практику метода меченых атомов позволило доказать, что белки нужны не только растущему, но и сформировавшемуся организму, когда его рост прекратился, т.е. имеются доказательства существования в организме механизма постоянного обновления химических составных частей тела. При нормальных физиологических условиях, как и при патологических состояниях, скорости синтеза и распада специфических веществ определяются, помимо нервно-гормонального влияния, химической природой веществ и внутриклеточной их локализацией. В растущем организме скорость синтеза многих компонентов органов и тканей преобладает над скоростью их распада. Тяжелые изнуряющие болезни, а также голодание, напротив, характеризуются преобладанием скорости катаболизма над скоростью синтеза. Почти все белки тела, включая структурные белки, гемоглобин, белки плазмы и других биологических жидкостей организма, также подвергаются постепенному распаду и синтезу. Например, более половины белков печени, сыворотки крови и слизистой оболочки кишечника подвергается распаду и ресинтезу в течение 10 дней. Медленнее обновляются белки мышц, кожи и мозга. [c.410]

Однако, если цвет неизвестного вещества изменяется со временем, необходимо попытаться продублировать желаемые цвета в виде более стойкой среды. Так как кровь быстро обесцвечивается при взаимодействии с кислородом, то цветовые шкалы гемоглобина, представляющие образцы крови на фильтровальной бумаге, следует воспроизвести в другой среде, например на краске. Наиболее часто для цветовых шкал используют стекло, вследствие его высокой стабильности. Почти в каждом случае допускается неко- [c.312]

Окись углерода—бесцветный газ, без вкуса и практически без запаха, что особенно затрудняет его органолептическое определение. Окись углерода является сильным ядом кумулятивного действия, т. е. обладает способностью постепенно накапливаться в организме. При взаимодействии СО с гемоглобином крови образуется карбоксигемоглобин—стабильное соединение, не поглощающее кислород воздуха и тем самым мешающее крови быть переносчиком 63. Результат длительного воздействия окиси углерода в малых концентрациях (хроническое отравление) проявляется у человека через 2—3 месяца. При этом наблюдаются головные боли, головокружение, потеря зрения и чувствительности кожи. [c.172]

В этом процессе органично участвуют тетрапиррольные соединения, в частности порфирины. У высщих животных кислород вначале должен транспортироваться до системе циркуляции до места, где он требуется. Таким переносчиком кислорода служит гемоглобин. Кислород образует слабый комплекс с атомом железа гема, называемый оксигемоглобином (рис. 13.1). Когда оксигемоглобин достигает места, где концентрация кислорода низка, он легко разрушается, освобождая кислород. Некоторые другие вещества, особенно монооксид углерода и цианид-ион, образуют с гемоглобином более стабильные комплексы, чем кислород. Это препятствует образованию кислородных комилексов, и такие соединения токсичны. [c.292]

Солеобразные связи обычно образуются в среде с малой диэлектрической проницаемостью, например в органических растворителях или внутри гидрофобного ядра молекулы глобулярного белка. Образование их в водной среде менее вероятно. Поскольку образование солеобразных связей увеличивает и без того большую диэлектрическую проницаемость водных растворов, мочевина должна ослаблять такие связи. Между некоторыми типами водородных связей и некоторыми солеобразными связями нет резкой границы. Примерами образования солеобразных связей могут служить связи молекул белка с ионами щелочных металлов. По-видимому, солеобразные связи не влияют заметно на вторичную и третичную структуру, поскольку добавление солей, уменьшающих электростатическое взаимодействие, не очень эффективно в отношении денатурации. Однако частичное разрушение четвертичной структуры гемоглобина при высоких концентрациях соли свидетельствует о том, что эти связи все же влияют на стабильность молекулы. [c.275]

Стандартный восстановительный потенциал (разд. 6 гл. И) пары РеЗ+/Ре++ в водном растворе равен +0,77 в, а в гемоглобине + 0,14 в восстановительный потенциал кислородного электрода (вопрос 18 в гл. П) в нейтральных растворах равен примерно +0,80 в. В каком из состояний, в двух- или в трехвалентном, железо гемоглобина более стабильно по сравнению с водными комплексами Может ли в гемоглобине иметь место окисление ферро-иона Не будет ли ско рее происходить насыщение кислородом, чем собственно окисление, н по каким причинам [c.424]

Фталоцианины. Структура фталоцианина подобно гемоглобину представляет собой 16-членное кольцо (рис. 58). Фтало-цианин и его производные вполне стабильны при высоких тем- [c.145]

А. Основанием для такого представления о структуре глобулярных белков послужили появившиеся к тому времени данные о наличии белковых субъединиц у альбумина яйца и гемоглобина. В рентгенограммах фибриллярных белков и специально обработанных денатурированных глобулярных белков Астбери находил много общего, из чего он делал вывод об аналогичном характере пространственного строения белков в двух состояниях. У. Астбери писал, что "...все белки на некоторой стадии их существования являются фибриллярными в молекулярном смысле" и еще "...два наиболее стабильных и нерастворимых состояния белковой структуры, волокнистое и денатурированное, основываются на фундаментально подобных видах молекулярной организации денатурированное состояние является в основном фибриллярным состоянием, поскольку оно всегда представляет собой полностью вытянутые пептидные цепи, организованные после коагуляции в параллельные пакеты, как в фиброине шелка, р-кератине, (3-миозине и Р-фибриногене" [27. С. 502]. Замечательны здесь не столько предложенные Астбери конкретные модели фибриллярных, глобулярных и денатурированных белков, а высказанная им впервые идея общности их молекулярной пространственной организации. [c.14]

Точная форма молекулы белка, такого, как гемоглобин, стабильна в том смысле, что две цепи, образованные одними и теми же последовательностями аминокислот, всегда, подобно двум пружинам, будут принимать совершенно одинаковую трехмерную конфигурацию. Одни гемоглобиновые кусты образуются в нашем организме в этой предпочитаемой ими форме со скоростью 4x10 " в секунду, а другие такие кусты столь же быстро разрушаются. [c.18]

На Земле железо находится в виде четырех, а рутений и осмий — семи стабильных изотопов. Железо — один из наиболее распространенных элементов в земной коре. Оно входит в состав многочисленных минералов, образующих скопления железных руд. Главнейшие из них бурые железняки (основной минерал гидрогетит НРеОа-лНаО), красные железняки (основной минерал гематит РегОз), магнитные железняки (основной минерал магнетит Рез04), сидеритовые руды (основной минерал сидерит РеСОз) и др. Железо содержится в природных водах. Изредка встречается самородное железо космического (метеорного) или земного происхождения. Метеорное железо обычно содержит значительные примеси кобальта и никеля. Железо — составная часть гемоглобина. [c.619]

Такие реакции происходят в двигателях внутреннего сгорания. Углеводороды, входящие в состав бензина, имеют невысокие температуры кипения и испаряются перед сгоранием в цилиндрах двигателя. Недостаток кислорода может вызвать неполное сгорание, в результате которого образуется ядовитый газ оксид углерода. Он особенно опасен тем, что не имеет запаха и человек не замечает его появления. Оксид углерода соединяется с гемоглобином, красным пигментом iii 111) j.) iiiM крови, образуя очень стабильный комплекс — [c.571]

Посмотрите еще раз на выражение для константы Ь, определяющей отношение между количествами белка, находящегося в конформациях А и В в отсутствие лиганда. Из уравнения (4-50) следует, что Ь может достигать больших значений (преимущественно присутствует конформер А) либо при очень малой Кь либо при /Свв<С/Саа-Так, если t—1 и Ь велико, это означает, что связь между субъединицами в Вг значительно слабее, чем в Аг, и вполне возможно, что при-гоединение X приведет к диссоциации молекулы, как это имеет место в случае гемоглобина миноговых. Если же Kt мала (это означает, что молекулы белка находятся преимущественно в конформации А за счет большей стабильности этой формы), Къв может быть значительно больше, чем Каа, если Каа при этом достаточно мала, димер Аг пол- [c.302]

Аномальные гемоглобины иллюстрируют возможные последствия случайных мутаций. Однако даже консервативные замены могут привести к серьезным последствиям, как было обнаружено на примере аномального гемоглобина Сиднея [493[, в котором в положении 67 -цепи вместо Val содержится Ala. Замещение двух метиль-ных групп атомами водорода расшатывает группу гема и значительно снижает стабильность белка [494I и тем самым стабильность эритроцита. [c.202]

Апомиоглобин имеет богатую спиралями глобулярную структуру, подобную структуре миоглобина. В отличие от неустойчивой напоминающей кокон оболочки гема в цитохроме с в гемоглобине полость гема образована из жестких стабильных а-спиралей. Группа гема здесь не является основным элементом, определяющим укладку цепи апомиоглобин, например, образует третичную структуру и в отсутствие простетических групп (гл. 8), однако группа гема увеличивает ее стабильность [415, 461, 645, 646]. Более мягкие структурные требования к взаимодействию гема и белка в гемоглобинах отражает также тот факт, что для членов семейства глобинов [277, 634] инвариантна только общая картина неполярных контактов гема. Структурно эквивалентные положения у них заняты различными аминокислотными остатками. [c.251]

Под четвертичной структурой подразумевают способ укладки в пространстве отдельных полипептидных цепей, обладаюгцих одинаковой (или разной) первичной, вторичной или третичной структурой, и формирование единого в структурном и функциональном отношениях макромолекулярно-го образования. Многие функциональные белки состоят из нескольких полипептидных цепей, соединенных не главновалентными связями, а нековалентными (аналогичными тем, которые обеспечивают стабильность третичной структуры). Каждая отдельно взятая полипептидная цепь, получившая название протомера, мономера или субъединицы, чагце всего не обладает биологической активностью. Эту способность белок приобретает при определенном способе пространственного объединения входягцих в его состав протомеров, т.е. возникает новое качество, не свойственное мономерному белку. Образовавшуюся молекулу принято называть олигомером (или мультимером). Олигомерные белки чагце построены из четного числа протомеров (от 2 до 4, реже от 6 до 8) с одинаковыми или разными молекулярными массами —от нескольких тысяч до сотен тысяч. В частности, молекула гемоглобина состоит из двух одинаковых а- и двух 3-полипептидных цепей, т.е. представляет собой тетрамер. На рис. 1.23 представлена структура молекулы гемоглобина, а на рис. 1.24 хорошо видно, что молекула гемоглобина содержит четыре полипептидные цепи, [c.68]

В организме человека содержится около 4,5—5,0 г железа. На долю гемоглобина крови из этого количества (если принять за 100% все железо в организме) приходится 60—70%, миоглобина — 3—5%, ферритина—20% (от 17 до 23%), трансферрина—около 0,18%, функционального железа тканей — до 5%. Содержание железа в организме регулируется главным образом интенсивностью всасывания в кишечнике поступающего с Ш1щей железа. Избыток его не всасывается. Потребность в железе резко возрастает при анемиях различного происхождения. Железо всасывается в кишечнике в виде неорганического двухвалентного иона Ре после освобождения его из комплексов с белками. В клетках слизистой оболочки кишечника железо уже в трехвалентной форме Ре соединяется с белком апоферритином с образованием стабильного комплекса ферритина. Дальнейший транспорт железа к местам кроветворения осуществляется в комплексе с 3 -глобу- [c.503]

Состав и последовательность аминокислот в гемоглобинах различных видов животных сильно варьируют, что приводит к различиям в максимумах поглощения света, растворимости, изоэлектрической точке, сродстве к кислороду и устойчивости изолированных пигментов к кислотам, щелочам и нагреванию. Даже среди млекопитающих имеются значительные различия в стабильности и форме кристаллов выделенных гемоглобинов. Эти структурные различия ограничиваются белковой частью молекулы, тогда как все формы гемоглобинов содержат одну и ту же протогемовую простетическую группу. [c.175]

Внутримолекулярная водородная связь приводит к образованию другой стабильной конформации белка — правой ос-спирали Виток а-спирали содержит 3,6 аминокислотных остатка, каждая К-Н связь полипептидной цепи связана водородной связью с С=0 группой четвертой от нее аминокислоты (рис 25 2) а-Спираль встречается очень часто Например, а-кератин шерсти является а-спиралью на 100%, миоглобин и гемоглобин — на 75%, сывороточный альбумин — на 50% Природные белки обычно представляют собой комбинации а-спиральных, /3-складчатых и неспирали-зованных участков в различных соотношениях Теория вторичной структуры белков (Л Полинг, Р Кори, 1951, Нобелевская премия 1954 г) позволила методами рентгенострук-гурного и кристаллографического анализов определить [c.883]

Ассоциация полипептидных цепей в более крупные агрегаты носит название четвертичной структуры. Силы, участвующие в образовании этой структуры, имеют, очевидно, ту же природу, что, и силы, вызывающие образование третичной структуры, но они реализуются не во внутримолекулярном, а в межмолекулярном взаимодей-ствии.-Подобная ассоциация белковых субъединиц, распространена, по-видимому, очень широко. В ряде случаев она имеет определенное значение для ферментативной активности (например, обеспечивает способность гемоглобина связывать кислород), но точные механизмы этих эффектов до сих пор не ясны. В общих словах, причина образования подобных ассоциатов состоит в том, что в результате экранирования поверхностных гидрофобных участков молекулы стабильность мицеллы увеличивается. Так, две молекулы белка, не имеющие достаточного количества гидрофильных остатков для образования гидрофильного поверхностого слоя вокруг гидрофобного ядра, в водном растворе, где они образуют димер с закрытыми гидрофобными областями, становятся более стабильными. [c.30]

Хорошо известно, что окись углерода вытесняет кислород из соединения с гемоглобином. Спектр поглощения, форма кристаллов и некоторые другие свойства карбоксигемоглобина напоминают свойства оксигемоглобина. Главное различие между этими двумя соединениями состоит в том, что карбоксигемоглобин представляет собой гораздо более стойкое соединение, чем оксигемоглобин, и его диссоциация на гемоглобин и окись углерода происходит значительно медленнее [164]. Кроме того, карбоксигемо-1 лобин расщепляется на свои компоненты на свету [165], причем каждая молекула карбоксигемоглобина поглощает 1 квант [166]. В отличие от гемоглобина и оксигемоглобина карбоксигемоглобин не имеет полосы поглощения в области, близкой к инфракрасной (X =900—1 ООО т л) [167]. Карбоксигемоглобин легко отличить от оксигемоглобина по яркокрасной окраске его растворов, которая сохраняется даже после обработки растворов сульфатом меди, едким натром или таннином. Оксигемоглобин после такой обработки превращается в соединение, имеющее коричневый цвет. Устойчивость карбоксигемоглобина к действию указанных выше веществ также свидетельствует о большей стабильности молекулы карбоксигемоглобина по сравнению с молекулой оксигемоглобина, которая, расщепляясь при этих условиях, образует производные гемина, имеющие коричневый цвет. [c.249]

Связь между простетической группой и протеином. Во всех четырех гемопротеинах — гемоглобине, миоглобине, пероксидазе и каталазе—железо-протопорфириновая группа присоединяется к протеину посредством координационной связи последнего с атомом железа. Это можно рассматривать как занятие пятого координационного положения около атома железа, который после этого присоединяет молекулу воды или группу ОН, завершая стабильную октаэдрическую координационную ячейку [112]. Имеется некоторое доказательство того, что боковые цепи протопорфирина также участвуют в заполнении координационной сферы, так как не все порфирины железа соединяются со свободным протеином с образованием активных соединений. Примеры приводятся ниже. [c.187]

После того как гем или гематин связываются с различными протеинами, образуя гемоглобин, пероксидазу и каталазу, они соединяются с более общирным рядом веществ, чем будучи не связанными г. протеинами, и дают стабильные комплексы с октаэдрической координацией. С целью иллюстрации этого положения, прежде чем перейти к описанию гемопротеиновых комплексов, рассмотрим главные производные гема и гематина. [c.188]

Одной из наиболее характерных особенностей этих гемопротен-нов в сравнении со многими другими координационными комплексами железа является весьма большая стабильность группировки протеин-протопорфирин железа. Ни в одной из обычных реакций этих гемопротеинов, где протеин остается в своем нативном состоянии, не замечено разрыва этой связи. Причина этой стабильности неизвестна, но, повидимому, она возникает вследствие исключительной медленности процесса диссоциации. Косвенным доказательством является случай с пероксидазой, когда сам процесс соединения гематина со свободным протеином протекает медленно, а соединение очень устойчиво. Большая стабильность группировки протеин-про-топорфирин железа позволяет этим гемопротеинам образовывать большое число разнообразных координационных комплексов путем простых бимолекулярных реакций, заключающихся в замещении молекул воды или групп ОН, связанных щестой валентностью железа. Доказательство того, что молекула волы или ОН-группа связаны именно так, является в значительной степени косвенным [112]. Наиболее убедительное подтверждение такой связи имеется в случае гемоглобина. [c.190]

В случае гемоглобина предполагалось, что некоторые окисли-тельно-восстановительные реакции могут протекать по внутримолекулярному механизму, поскольку четыре реагирующих гем-группы связаны с одной и той же молекулой. Такой механизм, в частности, был разработан Лембергом и Леггом [5] для объяснения самоокисления гемоглобина. Реакция самоокисления привлекала относительно мало внимания, но, поскольку эта реакция имеет большое значение при исследовании стабильности оксигемоглобина, она будет здесь подробно обсуждена. [c.198]

Известно, что эта стабильность сильно зависит от природы координирующихся групп и хотя соединение с молекулярным кислородом является редким, спосоэность гемоглобина соединяться с ним можно объяснить благоприятным энергетическим балансом связей, среди которых решающую роль играет связь между гемом и про- [c.198]

Метод изотопного разбавления может быть применен разнообразными способами для анализа сложных органических смесей. Особенно широкое распространение он начинает получать в биохимии. Работы в этом направлении были выполнены Риттенбергом и Фостером (1940) с применением, стабильных тяжелых изотопов водорода, углерода и азота для определения ряда аминокислот в гидролизатах гемоглобина и альбуминов, а также для определения пальмитиновой кислоты в животных жирах. Для этого-синтезировалось небольшое количество каждого из определяемых соединений, меченное тяжелым изотопом какого-либо из перечисленных элементов, и несколько миллиграммов его прибавлялось к гидролизату. После -этого из смеси изолировалась порция этого же соединения и масспектро- [c.300]

Обращают на себя внимание биологические апалогии соединения 626. Эта структура папоминает о реакции гемоглобина с кислородом или с окисью углерода, которая приводит к образованию стабильных молекулярных соединений. Молекулярный комплекс кислород — гемоглобин (оксигемоглобин) играет роль переносчика кислорода в процессе дыхания позвоночных. Кроме того, гемоглобин может соединяться с окисью углерода, давая более стабильный комплекс, по сравнению с оксигемоглоби- [c.336]

Последние 25 лет характеризуются широким применением в биохимии метода меченых атомов. Благодаря достижениям физики биохимия обогатилась новь)м методом исследования, позволяющим проследить за превращением веществ в организме, за процессами синтеза и распада органических соединений. Р1скусственно радиоактивные, а также природные стабильные изотопы, будучи введены в состав молекул тех или иных соединений, метят эти соединения, придавая им радиоактивность или же (в случае стабильных изотопов) большую плотность. По этим признакам можно следить за превращением веществ в организме, за использованием их для синтеза сложных соединений, а также за их распадом. Применение метода меченых атомов позволило выяснить пути синтеза многих органических веществ в организме (красящей части гемоглобина, производных пурина, креатина и многих иных веществ). Замечательно, что применение метода меченых атомов в биохимии позволяет проследить за скоростью обновления составных частей клеток и тканей организмов, за продолжительностью жизни отдельных химических соединений в организме. [c.12]

Выло показано, что диссоциация лиганда в случае MbOj, МЬСО, НЮг И НЬСО осуществляется за пикосекундные времена. При диссоциации HbOg и НЬСО образуется короткоживущий спектр (НЬ ), напоминающий уширенный спектр гемоглобина. Превращение НЬ в стабильный дезоксигемоглобин осуществляется за i мкс с константой скорости - 0,5-10 с . Согласно данным резонансной спектроскопии комбинационного рассеяния, фотоинтермедиат (НЬ ), образованный в результате отрыва лиганда, в пикосекундном и [c.121]

Существенной областью применения ДНК-олигонуклеотидов является дородовая (пренатальная) лиагностика наследственных заболеваний. Более 500 наследственных болезней человека связаны с нарущением какого-то одного гена. В больщинстве случаев эти мутации рецессивны. Это означает, что болезнь развивается, если человек получает дефектные копии гена сразу от обоих родителей Одна из задач современной медицины состоит в том, чтобы выявлять такие аномальные эмбрионы до рождения, информировать об этом мать и дать ей возможность прекратить беременность. Например, для серповидноклеточной анемии известна точная нуклеотидная замена в мутантном гене (последовательность GAG заменена на GTG в пени ДНК. кодирующей Р-пепь гемоглобина) В данном случае синтезируют два олигонуклеотида Один из них соответствует последовательности нормального гена в участке предполагаемых мутаций, другой несет замену, обусловливающую болезнь. В условиях когда эти последовательности достаточно коротки (примерно 20 нуклеотидов) и при температуре гибридизации, при которой стабильность сохраняют лищь точно совпадающие цепи, можно использовать радиоактивные зонды. Тест состоит в том, что из эмбриональных клеток, содержащихся в амниотической жидкости (ее получают в ходе процедуры, называемой амниоцентезом), выделяют ДНК и используют ее для Саузерн-блоттигна с радиоактивными ДНК-зондами. Дефектный эмбрион легко опознается, поскольку его ДНК будет гибридизоваться только с олигонуклеотидом, комплементарным мутантной последовательности ДНК. К сожалению, для больщинства наследственных болезней дефект на уровне ДНК еще не расшифрован, однако круг заболеваний, для которых применяется дородовая диагностика, постоянно расширяется. Это стало возможно благодаря использованию феномена полиморфизма длины рестрикционных фрагментов. В данном случае с помощью гибридизации выявляют наличие или отсутствие определенных сайтов рестрикции, тесно сцепленных с дефектными генами. [c.241]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология