Гемоглобин связывание дифосфоглицерата

Было высказано предположение, что концентрация ионов Mg +, так же как и концентрация ионов Н+, остается в состоянии подвижного равновесия с сывороткой крови . Тем не менее, по-видимому, возможны ситуации, когда происходят по крайней мере временные изменения концентрации свободных ионов Mg + и свободных ионов Н+б. При быстром катаболизме углеводов гликолиз может привести к закислению мышечных клеток, причем значение pH может падать от 7,3 до 6,3. Падение pH вызывает значительное снижение степени связывания Mg + с такими молекулами, как АТР, и временное увеличение концентрации ионов Mg +. Подобным образом высвобождение дифосфоглицерата из комплекса с гемоглобином при оксигенацни приводит к снижению концентрации свободного Mg +, так как последний связывается с дифосфоглицератом . Эти изменения концентрации свободного Mg + могут иметь большое значение в метаболической регуляции . [c.130]

Многие представления о действии и взаимодействии белков появились в ходе исследования гемоглобина. Многие представления и модели, относящиеся к взаимодействиям белок — лиганд и белок — белок, были развиты в процессе исследований гемоглобина к ним относятся сигмоидное связывание [674—676], коэффициент Хилла [677], константы последовательного связывания лигандов в олигомерных белках [678], кооперативность, основанная на конформационных изменениях [679, 680], и аллостерический контроль белков [92, 681, 682]. Следует отметить, что многие из этих концепций были введены и математически формализованы до того, как стала известна структура какого-либо белка. Очевидно поэтому актуальное значение и полезность этих конце1щий должны подвергаться постоянной проверке. Пример дифосфоглицерата, влияние которого на действие и структуру гемоглобина игнорировалось десятилетиями, свидетельствует о потенциальной опасности жестких формулировок в биологии. [c.259]

Точно такого же рода рассмотрение приложимо к тем белкам и нуклеиновым кислотам, которые не участвуют в катализе. Их функции также регулируются на различных уровнях. Прекрасным примером является гемоглобин. Мы отметили выше, что дифосфо-глицерат изменяет свойства гемоглобина связываясь с дезокси-формой гемоглобина (рис. 1.5), он стабилизирует ее относительно окси-формы, в результате чего при заданной концентрации кислорода его связывание уменьшается. Влияние изменения содержания дифосфоглицерата на связывание гемоглобином кислорода показано на рис. 1.13. Гемоглобин доставляет кислород из легких в капиллярную сеть всех тканей. Количество кислорода, которое гемоглобин связывает в легких, определяется парциальным давлением кислорода в воздухе. На уровне моря оно равно примерно 1(Ю торр. В капиллярах гемоглобин освобождает кислород, и устанавливается новое равновесие, определяющееся уровнем кислорода в тканях, приблизительно соответствующим давлению 30 торр. Разность двух уровней связывания — это количество кислорода, которое каждая молекула гемоглобина может доставить в ткани. [c.36]

РИС. 4-19. Г. Дифференциальная карта, показывающая изменение электронной плоти остп при связывании гемоглобина с 2,3-дифосфоглицератом (ДФГ) (светлые контуры), наложена на карту, изображенную на рнс. 4-19, В. Области, где электронная плотность увеличивается, обведены сплошными светлыми линиями и обозначены заглавными буквами области, где электронная плотность уменьшается, обведены светлыми пунктирными линиями и обозначены прописными буквами. Молекула ДФГ с усредненной симметрией наложена на карту таким образом, чтобы она совпала с областью максимального увеличения электронной плотности на осп 2-го порядка. Наличие двух пар областей с увеличенной и уменьшенной электронной плотностью, обозначенных через Р1, р1 н Р2, р2, показывает, что прн связывании гемоглобина с ДФГ N-концевые а-амнногруппы и гистидины Н-21 перемещаются внутрь структуры. Сильное уменьшение электронной плотности в области р4 указывает на то, что [c.311]

На положение конформационных равновесий в гемоглобине влияет не только присоединение кислорода к гемогруппам, но и связывание с различными участками молекулы других соединений. Такие соединения носят название аллостерические эффекты или регуляторы, поскольку они связываются не с активным центром, а с другими участками белковых молекул. Более подробно они рассмотрены в гл. 6 (разд. Б.6). Важным аллостерическим эффектором для гемоглобина является 2,3-дифосфоглицерат — соединение, присутствующее в необычно высокой концентрации в эритроцитах человека (приблизительно в эквимолярном количестве по отношению к гемоглобину). [c.313]

Может возникнуть вопрос, каким образом открытие и закрытие канала синхронизируется с изменениями числа и специфичности участков связывания ионов. Напомним, однако, о тех структурных изменениях, которые происходят при оксигенации гемоглобина (рис. 4-19). Хотя поворот субъединиц друг относительно друга вызывает лишь незначительные изменения в геометрическом расположении групп, выступающих в центральный канал, это обусловливает весьма существенные изменения в связычании 2,3-дифосфоглицерата. Аналогичным образом в нашем случае благодаря незначительным перемещениям могут стать недоступными участки связывания ионов Ма+ и сформироваться новые участки связывания для более крупных ионов К+ при этом могут использоваться те же самые группы, способные к образованию хелатных комплексов, что и в случае с На+. [c.365]

В тетрамерном гемоглобине сродство гема к Оа контролируется концентрациями О2, СО2, и 2,3-дифосфоглицерата. Что же было достигнуто в результате эволюции мономерного гемоглобина типа миоглобина в сложный гемоглобин млекопитающих Основное преимущество заключается в возросшей физиологической приспособляемости тетрамерного белка, которая достигнута за счет постепенного перевода сродства к кислороду, свойственного центру связывания, под контроль внеии1их влияний [276, 549, 667] (рис. 10.4). [c.257]

Дана зависимость насыщения гемоглобина (НЬ) кислородом при pH 7,2 от концентрации свободного кислорода. Концентрации 0 в капиллярах легких (125 мкМ) н в капиллярах тканей, потребляющих (50 мкМ), зафиксированы в узких пределах. Кривая а в отсутствие дифосфоглицерата (ДФГ) гемоглобин насыщается О в легких, но не может доставлять его к тканям. Кривая б прн физиологическом уровне ДФГ (4.5 мМ. приблизительно 30% Оа. поглощенного легкими, высвобождается в тканях (стрелка 1). Кривые бив поскольку гемоглобин плода (кривая в) имеет более низкое сродство к ДФГ. чем материнский гемоглобин, освобожденный из материнской крови молекулярный кислород может захватываться гемоглобином плода (стрелка [[I). Кривая г высокая концентрация ДФГ (8 мМ) приводит к повышенному снабжению тканей кислородом (стре.жи I и [[). Кривая д при отсутствии кооператнвиостн между субъединицами гемоглобина от легких к тканям транспортировалось бы меньше Оз. При построении гипотетической кривой связывания (5) для комплекса НЬОз принята константа диссоциации 38 мкМ. [c.258]

Эффект Бора, т. е. взаимное влияние изменения pH и связывания кислорода, тесно связан с описанным выше гем-гемовым или гомо-тропным взаиА-юдействием, хотя эти два эффекта удается разделить в случае некоторых гемоглобйнов (разд. 7.5). По-видимому, эффект Бора определяется несколькими аминокислотными остатками, р/С которых меняется вместе с изменением окружения, которое сопровождает R—Т-переход. К этим остаткам относятся аргинин НСЗ и валин NA1 в а-цепи, а также гистидин НСЗ в (3-цепи. Все эти остатки участвуют в гомотропном взаимодействии, равно как и гистидин Н5 в а-цепи, который затрагивается при этом лишь косвенным образом [169, 173]. 2,3-Дифосфоглицерат влияет на свойства гемоглобина, связываясь специфически с Т-формой белка с образованием комплекса состава 1 1 [169, 173]. Исследования мутантных и модифицированных гемоглобйнов, в том числе изучение структуры областей, в которых находятся С-концевые остатки, также подтверждают важную роль солевых мостиков в механизме гомотропного и гетеротропного взаимодействия в гемоглобинах млекопитающих [94, 130, 169, 173]. [c.177]

РИС. 1.13. Связывание кислорода гемоглобином как функция парциального давления кислорода. Стрелками отмечено примерное парциальное давление в капиллярах (30 торр) и в легких в условиях высокогорья (50 торр). Приведены кривые связьшания для трех различных концентраций дифосфоглицерата. Способность гемоглобина отдавать кислород определяется разностью количества связанного ислорода в легких и в капиллярах. Из рисунка видно, как эта разность возрастает при высоком уровне дифосфоглицерата. [c.36]

Дифосфоглицерат сдвигает кривую связывания кислорода гемоглобином эритроцита. Форма этой кривой такова, что увеличение концентрации дифосфоглицерата приводит к более эффективному освобождению кислорода при более низком его давлении. Поэтому одной из немедленных реакций организма на уменьшение атмосферного давления (например, с высотой) является повышение уровня дифосфоглицерата. Это — срочная мера. Долговременное решение заключается в синтезе большего количества гемоглобина и в увеличении числа эритроцитов. Так и происходит, но это значительно более медленный процесс, требующий нескольких дней, в то время как дифосфоглицератная адаптация происходит за часы. [c.37]

Многие ферменты, активность которых регулируется по лллостерическому механизму, обнаруживают также и кооперативную кинетику. Верно и обратное, поскольку оба свойства — аллостержческий контроль активности и повышенная чувствительность к измененЬю концентрации матаболита — имеют большое значение для метаболического контроля. Однако это не означает, что данные термины эквивалентны они описывают различные свойства и должны быть четко разграничены. Во многих случаях установление этих свойств происходило раздельно для гемоглобина, например, кооперативный характер связывания кислорода был установлен более чем за 60 лет до открытия аллостери-ческого эффекта 1,2-дифосфоглицерата то, что первый фермент биосинтеза гистидина является аллостерическим, известно уже давно, однако кооперативных кинетических эффектов для него не обнаружено. [c.165]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология