Поглощение простетических групп

Гемоглобин (НЬ) относится к группе сложных белков хромопротеинов. Он состоит из белка глобина и простетической группы — гема, содержащего двухвалентное железо. Гемоглобин легко соединяется с кислородом воздуха, образуя оксигемоглобин НЬОа. В этом виде в крови содержится основная часть гемоглобина. При вдыхании угарного газа СО в крови образуется карбок-сигемоглобин НЬСО, соединение более проч юе, чем оксигемоглобин, что приводит к отравлению организма. При действии на кровь окислителей двухвалентное железо гемоглобина окисляется в трехвалентное и гемоглобин превращается в метгемоглобин (МНЬ), который, как и карбоксигемоглобин, неспособен присоединять кислород. Гемоглобин и его производные обладают способностью поглощать излучение различной длины волн и давать характерные спектры поглощения. Исследование спектров поглощения производных гемоглобина имеет большое значение при диагностике некоторых заболеваний и отравлений, при определении степени профессиональной вредности производства, в судебно-медицинской практике. [c.189]

Этот тетрапиррольный цикл фигурирует в уже упомянутых кобамидных ферментах и в кобаламине, в простетических группах ряда важнейших белков и в хлорофилле. Структура хлорофилла, ответственного за поглощение света — первичный процесс фотосинтеза, показана на рис. 2,14. Хлорофилл — координационное соединение магния, атом которого занимает центральное положение в плоском порфириновом цикле. [c.98]

Изучение металлоферментов важно для дальнейшего проникновения в физику ферментативного катализа. Область белка, взаимодействующая с ионом металла в активном центре, представляет собой полидентатный лиганд, образуя несколько координационных связей с металлом. Это справедливо для кофакторов — ионов металлов, но не для простетической группы гема в НЬ и МЬ, в которой такая связь одна. Благодаря мягкости -электронной оболочки, ее большей деформируемости, чем з- и р-обо-лочки, она приобретает напряженное, энтатическое состояние в активном центре (Уильямс и Валли). Это проявляется в от личии электронных свойств переходных металлов в ферментах от этих свойств в модельных низкомолекулярных соединениях. Разнятся спектры ЭПР, спектры поглощения и т. д. [c.218]

При очистке фермента всегда полезно установить еще вначале пределы pH и температуры, в которых он стабилен. Утрата ферментом активности во время очистки может свидетельствовать о необходимости добавления какого-то дополнительного кофактора или кофермента. Эту возможность следует проверить с помощью весьма простых методов, таких, как диализ или добавление комплексообразующих агентов в сочетании с детально разработанными методами идентификации неорганических ионов и органических соединений. Присутствие прочно связанных кофакторов и коферментов, а также наличие простетических групп легче определить в том случае, когда фермент уже почти очищен. Тогда можно получить достаточно четкие спектры поглощения раствора фермента и спектры испускания озоленного препарата. [c.99]

Структура и функции цитохромоксидазы окончательно не выяснены. Молекулярная масса этого фермента 240 ООО. Предполагают, что он состоит из шести субъединиц, каждая из которых содержит один гем а и один атом меди (обнаружена с помощью спектров ЭПР). Две субъединицы по спектру поглощения относят к цитохрому а, четыре — к цитохрому аз. С кислородом может взаимодействовать только цитохром аз, цитохром а не имеет такой способности. Перенос электронов на кислород сопровождается превращением Си (II) в Си(1). Цитохромоксидаза, таким образом, является многоглавым ферментом, содержащим различные простетические группы — атом меди и гем а. [c.155]

Хорошо известно, что у различных организмов—даже у клеток одного и того же организма на разных стадиях развития—чувствительность к облучению очень различна (при переходе от одного организма к другому чувствительность может изменяться в несколько тысяч раз). Частично это можно отнести за счет различного содержания воды (например, высушенные семена или споры бактерий очень мало чувствительны к излучению), но всю колоссальную разницу в чувствительности едва ли можно объяснить только различным содержанием воды. Можно допустить, что количество первоначально поглощенной клеткой энергии, достигающее в конце концов молекул с низкими возбужденными уровнями, в большой мере зависит от степени упорядоченности содержимого клетки, которая очень сильно изменяется в различных фазах ее жизни. Так как большинство активных простетических групп относится к рассмотренной нами категории, то мы можем сделать следующее утверждение чем больше упорядоченность содержимого клетки, тем больше вероятность инактивации простетических групп, связанных с кристаллическим веществом клетки. [c.211]

Можно сравнить РЦ фотосинтеза с особым фотоактивным ферментом, в котором простетические группы переносчиков РЦ играют роль компонентов активного центра. Вместо обычного низкомолекулярного ферментного субстрата здесь выступают кванты света, поглощение которых запускает и работу РЦ фотосинтеза. [c.359]

Молекулы РеЗ-содержащих ферментов в большинстве случаев организованы более сложно по сравнению с ферредоксинами. Только у небольшой части ферментов простетические группы представлены РеЗ-центрами, как у ферредоксинов. К этой группе ферментов относится гидрогеназа, катализирующая реакции поглощения и выделения Нг. Основная масса РеЗ-содержащих ферментов имеет дополнительные кофакторы иной природы (табл. 18). [c.203]

Сульфитоксидаза из бычьей печени имеет молекулярный вес 115 ООО и состоит из двух субъединиц молекулярным весом 55 ООО каждая. Удивительное сходство УФ-спектров поглощения восстановленного фермента и восстановленного цитохрома, параллельное обогащение гемом, рост сульфитоксидазной активности в процессе очистки фермента и идентичная миграция гема и ферментативной активности в процессе электрофореза позволяют идентифицировать гем как простетическую группу сульфитоксидазы [108]. Функциональная конгруентность гема и ферментативной активности подтверждается также корреляцией между исчезновением ферментативной активности и утратой гема, восстанавливаемого сульфитом, при тепловой инактивации сульфитоксидазы. Аналитические данные указывают на наличие двух гемовых групп в молекуле сульфитоксидазы. Один из гемов восстанавливается сульфитом с высокой скоростью, а другой существенно медленнее. Интересно, что гем оказывается полностью восстановленным, когда в роли акцептора выступает цитохром с. Было высказано предположение, что одноэлектронные акцепторы взаимодействуют с сульфитоксидазой по центру, предшествующему ге-му. Кроме того, полагали, что перенос электронов от некоторого центра фермента на одноэлектронный акцептор, например на феррицианид, должен идти медленнее, чем перенос электрона от сульфита на этот центр, поскольку стадия, замедление которой тормозит [c.298]

Для понима1 ИЯ оптической активности нуклеиновых кислог необходимо рассмотреть явление индуцированной оптической активности (ИОА). Симметричные, т. е. лишенные хиральности, молекулы красителей, будучи присоединены к а-спиральным полипептидам, обнаруживают АДОВ и КД в областях собственного поглощения. Этот эффект исчезает при денатурации комплекса а-спирали с красителем. Эффект объясняется взаимодействием молекулы красителя с пептидным остатком вблизи асимметричного центра. О том же свидетельствует ИОА просте-тических групп и коферментов. АДОВ и КД в области поглощения пиридоксальфосфата — кофермента аспартатаминотрансферазы-i( . 184) послужили источником информации о структуре активного центра этого фермента. На рис. 5.19 показаны кривые АДОВ дезоксигемоглобина, оксигемоглобина и карбоксигемоглобина в областях поглощения простетической группы гема, которая сама по себе симметрична (см. с. 50). Под влиянием хиральности биополимера возникает оптическая асимметрия электронной оболочки хромофора. В строгой теории ИОА необходимо рассмотрение колебаний атомных ядер, решение электронно-колебательной задачи. [c.157]

Образование каротинопротеннового комплекса обычно приводит к значительному батохромному сдвигу в спектре поглощения (рис. 2.12), и потому эти комплексы часто имеют пурпурный, голубой или зеленый цвет в отличие от желтой или оранжевой окраски свободных каротиноидов. По-видимому, важную роль в спектральном сдвиге играют кетогруппы каротиноидных простетических групп, обычно представленных кан-таксантнном или астаксантином, однако природа каротинопротеинового связывания пока остается неясной. Показано лишь, что во взаимодействии каротиноидов с белком не участвуют ковалентные связи, поскольку свободный каротиноид легко высвобождается при денатурации белка нагреванием или органическими растворителями, причем иногда этот процесс обратим. [c.59]

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]

Все высшие растения содержат фитохром — сине-зеленый фотохромный пигмент, который контролирует большое число разнообразных метаболических процессов, а также различные стадии развития организмов. Фитохром представляет собой белок с мол. массой 120 000. В качестве хромофора простетической группы он содержит линейный тетрапиррол, или билин. Фитохром существует и функционирует в двух формах — в форме Рг, которая имеет максимум поглощения в красном диапазоне спектра (660 нм), и в форме Ргг с максимумом поглощения в дальней красной области (730 нм). Эти две формы легко переходят друг в друга при поглощении красного света форма Рг превращается в форму Ргг, которая в свою очередь дает форму Рг в результате поглощения дальнего красного света. [c.194]

Простетической группой гемоглобина и других подобных белков является гем, представляющий собой комплекс порфирина с железом. Интенсивное и тщательное изучение гемоглобина было обусловлено, с одной стороны, его биологической ролью в качестве переносчика кислорода, с другой — тем, что он очень легко может быть получен в кристаллическом виде и имеет интенсивную окраску, дающую возможность проводить колориметрические определения. Очень важное значение имеет и то обстоятельство, что изменения в нативном состоянии гемоглобина могут быть легко уловлены по изменению его окраски и спектра поглощения. В нашу задачу не входит рассмотрение структуры гема и различных порфиринов дальнейшее изложение будет посвящено поэтому только тем вопросам, которые касаются структуры и свойств белка, входящего в состав гемоглобина. [c.242]

Металлопротеиды. Дыхательные пигменты крови моллюсков и членистоногих (улиток, крабов, каракатиц, скорпионов и т.д.), называемые гемоцианинами, являются протеидами, содержащими медь. Этот металл, по-видимому, непосредственно связан с белком, а пе через органическую простетическую группу. Медь можно удалить синильной кислотой и вновь ввести при помощи хлористой меди. Гемоцианины характеризуются чрезвычайно высокими молекулярными весами, значения которых лежат в пределах 500 ООО и 10 ООО ООО. Они не содержатся в корпускулярных частицах, как гемогдобины, а растворены в плазме крови. Медь связана с белком, вероятно, в виде одновалентного иона. В неокисленном состоянии гемоцианины бесцветны или окрашены в желтоватый цвет, а в окисленном — голубые. При уменьшении парциального давления кислорода оксигемоцианины выделяют поглощенный кислород. [c.454]

Наружный сегмент, где происходят ключевые события, представляет собой цилиндр, одетый плазматической мембраной и содержащий около тысячи дисков, плотно упакованных в виде стопки. Каждый диск-это замкнутый плоский мещочек, образованный мембраной, в которой находятся светочувствительные молекулы родмкмша плотность упаковки этих молекул составляет примерно 10 на 1 мкм . Молекула родопсина состоит из трансмембранного полипептида опсшга и простетической группы-11-цис-ретиналя, который и поглощает свет. При поглощении фотона 11-1(ис-ретиналь изомеризуется в полностью-шранс-ретиналь, который затем отделяется от опсина в результате опсин изменяет свою конформацию, и это каким-то образом приводит к закрытию натриевых каналов плазматической мембраны. Можно думать, что в цитоплазме наружного сегмента существует второй посредник , связывающий эти два пространственно разобщенных события. Хотя природа второго посредника достоверно не установлена, есть данные в пользу того, что эту функцию выполняют ионы Са . Очевидно, свет вызывает высвобождение их из дисков в цитоплазму, и повыщение цитоплазматического уровня Са ведет к закрытию натриевых каналов. В то же время конформационные изменения родопсина инициируют каскад ферментативных реакций, приводящих к снижению концентрации циклического GMP в цитоплазме в результате повыщения активности фермента фосфодиэстеразы, разрушающего циклический GMP. Какую роль играет изменение уровня циклического GMP, пока не ясно. [c.124]

В 1927 г. Варбург пришел к выводу, что во всех клетках находится особый термолабильный ж елезосо дер жащий катализатор, активирующий, как думал Варбург, кислород воздуха. Этот катализатор был назван дыхательным ферментом . Изучение его спектра поглощения показало, что этот фермент по своему строению весьма близок к гемоглобину он содержит белок и прочно связанную с ним простетическую группу —гем, в состав которой входит атом железа. Дыхательный фермент получил впоследствии название цитохромоксидаза , так как его функция, как было позднее установлено, сводится к катализу реакции между кислородом и восстановленной формой одного из цитохромов. Никаких других окислительных реакций этот фермент не катализирует. [c.232]

Окисление восстановленных флавопротеидов в тканях идет достаточно быстро, потому что электроны переносятся с них на кислород с помощью группы ферментов электро-транспортаз, или цитохромов. Все цитохромы содержат геминоподобную простетическую группу. Наличие этой группы придает цитохромам специфическую окраску. Цитохромы обнаруживаются в экстрактах из тканей по характерным спектрам поглощения их абсорбционные спектры содержат полосы в желто-зеленой части. [c.122]

В хлоропластах in vivo световое поглощение О2 может происходить не только за счет реакции с Z, но и при окислении гликолата, одного из продуктов фотосинтетического усвоения СО2. Реакция эта катализируется оксидазой гликолевой кислоты, простетической группой которой является ФМН. [c.182]

В заключение упомянем об элегантном спектрофотометрическом исследовании геминовых ферментов, выполненном Чансом. Хотя эта работа имеет огромное значение в развитии идей ферментативного катализа, обсуждать ее здесь подробно нет необходимости, так как она широко известна. Наблюдая за изменениями спектра поглощения железосодержащей порфириновой простетической группы, Чанс показал, что, например, в случае пероксид азы образуется не менее четырех различных комплексов фермента с субстратом — перекисью водорода. Однако мнения исследователей относительно химической природы этих комплексов расходятся. Например, Чанс [41] считает первый комплекс простым аддитивным комплексом, тогда как Джордж [42] полагает, что уже на первой стадии реакции трехвалентное железо в порфирине претерпевает дальнейшее окисление [c.63]

Краткую характеристику важнейших цитохромов митохондриальной электроно-транспортной цепи приводим ниже. Простетической группой п,итохрома 6 является ферропорфирин IX. В окисленной форме спектр поглощения цитохрома Ь характеризуется интенсивной полосой Соре с А,[г = 416 ммк и слабой полосой при 554 Л1мк. В восстановленной форме [c.266]

Этот способ стал использоваться для определения количества белка с тех пор, как Варбург и Христиан 174] сообщили о методе, основанном на измерении оптической плотности при 260 и 280 нм, что позволяет ввести поправку на содержание в препаратах нуклеиновых кислот и нуклеотидов. Такая поправка очень важна, когда работают с сырыми экстрактами, но становится менее существенной по мере очистки белков и удаления мешающих веществ. В этом случае достаточно просто определить оптическую плотность при 280 нм. Белки поглощают при 280 нм единственно из-за присутствия в их молекулах остатков тирозина и триптофана (если только они не содержат поглощающих в УФ-свете простетических групп). Так как содержание этих двух аминокислот в белках очень сильно варьирует, коэффициент поглощения, выражаемый обычно как 280 или 280 также варьирует в значительной степени. У большинства белков величина 280 лежит в интервале 0,4—1,5, но имеются белки, занимающие по этому показателю крайние положения в ряду всех известных белков — это некоторые пар-вальбумины и сходные с ними Са +-связывающие белки (0,0), с одной стороны, и лизоцим (2,65) — с другой. Поглощение при 280 нм дает лишь приблизительное представление об истинном содержании белка исключение составляют чистые белки. Если точно известен коэффициент экстинкции чистого белка (он должен быть стандартизирован относительно сухого веса или по крайней мере относительно поглощения при 205 нм — см. ниже), то величина поглощения при 280 нм позволяет точно определить его содержание. По существу, это самый точный метод для определения чистых белков, поскольку в этом случае не требуется производить с ним никаких манипуляций, за исключением соответствующего разбавления. Разумеется, растворитель не должен поглощать при 280 нм, а если он поглощает — необходим точный контрольный опыт. Во время измерений белки не подвергаются никаким вредным воздействиям и не ра зрушаются, поэтому, хотя для точного определения нужно около 1 мг бел- [c.312]

Хотя спектр поглощения и сродство гемоглобина к кислороду являются функцией простетической группы, оба эти свойства до определеппой степени зависят и от глобина. Так, например, рас-сюяпие между максимумами поглощения оксигемоглобина и [c.253]

Микробиологическое гидроксилирование протекает с поглощением молекулярного кислорода и катализируется, но-видимому, флавопротеи-дом, связанным с атомом Fe. Для регенерации активного фермента необходимо участие НАДФ (см. стр. 90). Подобный же характер, возможно, имеет расщепляющая кольцо D стероид-13,17-лиаза, которая также вводит в стероиды атом кислорода из воздуха и нуждается для своей активности в наличии НАДФ. Стероид-1,2-дегидрогеназа, но-видимому, имеет флавиновую простетическую группу и нуждается для своего действия в акцепторе электронов. Природным акцептором электронов для этого фермента, вероятно, является витамин К он может быть заменен в бес-клеточных препаратах искусственными акцепторами — различными хи-нонами и красителями. Роль коферментов для оксистероид-дегидрогеназ [c.27]

Для определения природы простетической группы и, таким образом, групповой принадлежности цитохрома можно использовать также химические превращения, которые сопровождаются обычно характерными спектральными изменениями. Образование оксима при реакции гемина с гидроксиламином свидетельствует о наличии в порфириновом ядре формильной группы, что позволяет отнести соединение в группу А. Восстановление ненасыщенных боковых цепей (например, гидрированием над платиной) указывает на присутствие протогема (группа В). Характерной реакцией цитохромов группы С является расщепление тиоэфирной связи сульфатом серебра. Наконец, для соединений группы D характерно наличие специфической полосы при 605 нм в спектре поглощения раствора гемина в уксусной кислоте и образование соответствующего хлорина. [c.151]

Большая часть зрительных пигментов содержится в наружных члениках палочек и колбочек, которые можно отделить от остальной части сетчатки путем мацерирования и разделения центрифугированием в растворе сахарозы. При этом пигменты часто выделяются в виде комплексов с дигитонином. Последние состоят из белка, связанного с простетической группой. Окрашенные пигменты в результате освещения могут совершенно выцвести и разложиться на белковый компонент и желтый ненасыщенный альдегид. Собирательное название первого—опсин выделенный из родопсина палочек опсин называется скотопсином. Выделенный из родопсина альдегид называется ретиненом. По оценке Хаббарда, основанной на значении коэффициента поглощения для родопсина (40 600 при 5000 А), пигмент палочек составляет приблизительно 20% всей массы белка его молекулярный вес—40 ООО. [c.184]

Таблица 4.1, Мкксимумы полос поглощения и соответствующие молярные коэффициенты экстинкции белков, содержащих простетические группы

Каким образом свет первоначально воспринимается клеткой и какова цепь событий, приводящих к закрытию натриевых каналов Наружный сегмент, где происходят ключевые этапы преобразования светового сигнала, представляет собой цилиндр, содержащий около тысячи дисков плотно упакованных в виде стопки (см. рис. 17-7). Каждый диск образован замктутой в пузырек мембраной, в которой находятся светочувствительные молекулы родопсина плотность упаковки этих молекул составляет примерно 10 на мкм . Молекула родопсина состоит из трансмембранного гликопротеина опсина (длиной 348 аминокислотных остатков) и ковалентно связанной с ним простетической группы 11 -цис-ретиналя, который и поглощает свет. При поглощении фотона П-г/ис-ретиналь почти мгновенно изомеризуется в полностью-т/ шс-ретиналь, изменяя при этом свою форму, что приводит к более медленному изменению конформации опсина. Все эти события занимают около 1 мс. Затем примерно через I мин полностью-т/ шс-ретиналь отделяется от опсина в результате гидролиза связи между ними и выходит в цитозоль, где в конце концов снова переходит в ] 1-г/г/с-форму последняя соединяется с опсином, и таким образом происходит регенерация светочувствительной молекулы родопсина. Именно раннее конформационное изменение родопсина, вызванное светом, приводит к закрытию натриевых каналов. Но поскольку родопсин находится в дисках, т. е. на некотором расстоянии от каналов, для сопряжения этих событий необходим посредник . [c.343]

Хромофорами зрительных хромопротеидов исследованных видов насекомых служат каротиноидные производные ретиналя. Так, у домашней мухи выделен зрительный пигмент с максимумом поглощения при 437, а у пчелы — при 440 нм, причем биологически активный свет поглощается не только простетической группой хромопротеида (Ятах=350 нм), но и белковым носителем (Яшах = 280 им). [c.150]

Наличие в том или ином белке простетической группы создает те же проблемы, что и присутствие ароматических аминокислот. Например, гемы, флавины, пиридоксальфос-фат и некоторые металлопротеиды обладают интенсивными полосами поглощения в ближней УФ- и видимой областях. По этим полосам, обычно весьма чувствительным к ближайшему окружению простетических групп, можно с успехом следить за их состоянием, например за окислением или оксигенацией. При исследовании многих ферментативных процессов физическими методами наличие таких удобно расположенных хромофоров подчас оказывается просто необходимым. [c.36]

Типичный белок, не содержащий простетических групп, имеет максимум поглощения в ближней УФ-области при = 280 им- Коэффициенты экстинкции триптофана и тирозина при этой длине волны составляют приблизительно 5700 и 1300 М см соответственно. В первом приближении можно считать, что экстинкция этих аминокислот не претерпевает значительных изменений при их включении в белковую цепь. Поскольку никакие другие остатки ие дают заметного вклада в поглощение при 280 нм, коэффициент экстинкции белка можно определить, зная число остатков тирбзина ( хуг) триптофана ( Тгр)- Оптическая плотность раствора с концентрацией 1 мг мл и толщиной 1 см равна (5700 н- 1300 , где М — молекулярная масса. Вычисленная таким спо- [c.38]

Комплекс b i включает один цитохром Ь, содержащий два гема низкопотенциальный Ь/ (синоним — >566, по а-максимуму спектра поглощения) и высокопотенциальный bh (или os6o) один негемовый железосерный центр (FeS) один цитохром i и несколько бесцветных белковых субъединиц разной молекулярной массы, не имеющих простетических групп. K0QH2 и цитохром Сг служат, соответственно, восстановителем и окислителем комплекса Ьси Цитохром С2 — водорастворимый цитохром, подобный цитохрому с митохондрий (см. разд. 3.4.5). В реконструированных системах митохондриальный цитохром с успешно заменяет цитохром Сг. Редокс-потенциалы компонентов комплекса представлены на рис. 18. [c.60]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология