Дезоксигемоглобин

Рис. 5.19. Кривые АДОВ дезоксигемоглобина (/), оксигемоглобина (2) и карбоксигемоглобина (5)

В дезоксигемоглобине Ре(П) находится в высокоспиновом состоянии и расположен вне плоскости порфиринового кольца. Однако при связывании О2 Ре(П) переходит в низкоспиновое состояние и возвращается в плоскость. Это, очевидно, приводит к смещению проксимального имидазольного кольца на 0,06 нм, что вызывает конформационные изменения в структуре белка в результате сродство тетрамерной формы молекулы белка к кислороду О2 становится выще. Это структурное изменение ле- [c.360]

Дезоксигемоглобин (но не оксигемоглобин) связывает 2,3-ди-фосфоглицериновую кислоту. Это соединение образуется в эритроцитах из 1,3-дифосфоглицериновой кислоты в боковой ветви схемы гликолиза. Анаэробные условия, следовательно, способствуют гликолизу и образованию 2,3-дифосфоглицерата. Повышенная концентрация последнего приводит к смещению равновесия и образованию дезоксигемоглобина с высвобождением кислорода. [c.558]

Эту систему тщательно не исследовали. Низкоспиновые комплексы диамагнитны, а высокоспиновые комплексы с симметрией 0 напоминают / -комплексы. Высокоспиновый комплекс железа(П) при 4,2 К характеризуется д-фактором 3,49 и шириной спектральной линии 500 Э. Спин-орбитальное взаимодействие в основном состоянии велико, имеются в комплексе и близко лежащие возбужденные состояния, которые могут к нему подмешиваться. Если эффекты нулевого поля малы, то в основном состоянии с J = I должны наблюдаться два перехода. В искаженном октаэдрическом поле эффекты нулевого поля велики, и спектр ЭПР комплекса не регистрируется. Примером такой системы может служить дезоксигемоглобин. [c.243]

Дезоксигемоглобин-голубой комплекс желе-за(П)-имеет четыре неспаренных электрона. При координировании молекулы дезоксиге-моглобином образуется оксигемоглобин — красный комплекс железа, обладающий диамагнитными свойствами. Предположите что к этим комплексам применима диаграмма энергетических уровней, соответствующая расщеплению в октаэдрическом кристаллическом поле, и объясните, чем обусловлены различия в их окраске и магнитных свойствах. [c.396]

Различия между дезоксигемоглобином и оксигемоглобином [550, 666] [c.256]

То обстоятельство, что дезоксигемоглобин представляет собой высокоспиновый комплекс, а оксигемоглобин-низкоспиновый, согласуется с их окраской. [c.396]

Дезоксигемоглобин обладает слабым сродством к О2, однако после оксигенации одной или большего числа субъединиц сродство остальных [c.306]

Другое очевидное различие между окси- и дезоксигемоглобином состоит в наличии на концах молекул последнего ионных связей. [c.307]

Механизм присоединения О2 гемоглобином изучен на атомном уровне. Проследим теперь процесс насыщения дезоксигемоглобина кислородом [60, 550]. Молекулярный кислород подходит к высокоспиновому атому железа одной а-субъединицы (в 3-субъединицах дезоксигемоглобина шестое координационное место блокировано остатком Val-67 и не доступно для О2) и переводит его в низкоспиновую конфигурацию. В результате атом же. теза смещается на 0,5 А и возвращается в плоскость порфиринового цикла. Имидазол (при- [c.255]

Перутц установил, что структура дезоксигемоглобина стабилизована кофактором 2,3-дифосфоглицератом (ДФГ), образующим дополнительные солевые мостики между р-цепями. При оксигенации ДФГ удаляется из молекулы. [c.429]

Решение. Голубая окраска дезоксигемоглоби-иа объясняется тем, что этот комплекс поглощает оранжевый свет, т.е. низкоэнергетическое излучение видимой области спектра (рис, 23.16). Следовательно, энергия расщепления кристаллическим полем А между двумя наборами -орбиталей в дезоксигемоглобине должна быть невелика, Оксигемоглобин имеет красную окраску, поскольку он поглощает зеленый свет-высокоэнергетическое излучение видимой области спектра следовательно, в этом случае расще- [c.396]

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]

Группа —NHa Lys H-10 каждой из а-субъединиц связана при помощи водородной связи с карбоксильной группой С-концевого аргинина противоположной а-цепи, гуанидиниевая же группа каждого С-концевого аргинина связана с карбоксильной группой аспарагиновой кислоты Н-9 в противоположной а-цепи. Кроме того, она связана водородной связью с неорганическим анионом (фосфатом или ионом С1 ), который в свою очередь связан (также при помощи водородной связи) с а-аминогруппой валина-1 противоположной а-цепи (пара изологических взаимодействий). На другом конце молекулы С-концевая группа гистидина-146 каждой р-цепи связана с аминогруппой лизина С-6 а-цепи, а имидазольная боковая цепь — с аспарагиновой кислотой FG-1 той же самой р-цепи. По-видимому, именно эти ионные связи обусловливают повышенную устойчивость дезоксигемоглобина и ответственны за высокое значение константы L. [c.307]

РИС. 4-19. Б. Рентгенограмма, используемая при определении структуры гемоглобина. Дифракционная картина получена от кристалла дезоксигемоглобина человека кристалл вращали определенным образом вокруг двух разных осей, пропуская через него пучок рентгеновских лучей. Прп этом синхронно перемещалась и рентгеновская пленка. Наблюдаемая на рентгенограмме периодичность является следствием дифракции рентгеновских лучей на периодически расположенных атомах в кристалле. Расстояния рефлексов от начала координат (центра) обратно пропорциональны расстояниям между плоскостями атомов в кристалле. На этой фотографии (которая показывает только два измерения трехмерной дифракционной картины) рефлексы, расположенные на периферии, соответствуют расстоянию 0,28 нм. Измерив интенсивности рефлексов и определив фазы гармонических функций, необходимых для проведения обратного Фурье-преобразования, из полного набора аналогичных дифракционных картин можно установить структуру с разоещением 0,28 нм. Для дезоксигемоглобина человека полный набор должен включать примерно 27 ООО рефлексов (С любеаиого разрешения [c.309]

РИС. 4-19 В. Карта электронной плотности дезоксигемоглобина человека, построенная по рентгеноструктурным данным разрешение 0,35 нм. Контурные линии указывают области высокой электронной плотности в отдельных участках молекулы гемоглобина. На этой карте показано сечение, сделанное в основном по Р-субъединицам перпендикулярно оси симметрии 2-го порядка на уровне остатка глутаминовой кислоты в 6-м положении, т. е. в Месте, по которому происходит замещение в молекуле гемоглобина при серповидноклеточной анемии. Видны части спиралей А, Е и Р, а также остатки УаМ, С1и-6, Ьу8-82 и Н15-143. Максимум, обозначенный через Х , соответствует неорганическому аииону, вероятно сульфату [c.310]

Было сделано необычайно интересное открытие, заключающееся в том, что координация гемового железа с гистидином, по всей видимости, лежит в основе кооперативности при связывании гемоглобина с кислородом [9, 10]. Радиус высокоспинового железа как в ферри-, так и в ферросостоянии столъ велик, что железо не помещается в центре порфиринового кольца и Смещается в сторону координационно связан- ной с ним имидазольной группы на расстояние, составляющее для Ре(II) 0,06 нм. Таким образом, в дезоксигемоглобине и железо, и имидазольная группа находятся от плоскости кольца дальше, чем в оксиге-моглобине. В последнем железо находится в центре порфиринового кольца, так как переход в низкоспиновое состояние сопровождается уменьшением ионного радиуса [9, И]. Изменение конформации белка, индуцированное небольшим смещением иона железа, уже было описано (гл. 4, разд. Д, 5). Однако истинная природа пускового механизма , приводящего к этим изменениям, пока в точности не ясна. С некоторым атриближением эти изменения можно рассматривать как чисто механи- [c.368]

В гемоглобине наиболее сильным является контакт 1 1. Как видно из табл. 5.5, в окси-, а также в дезоксигемоглобине контакт 01 1 (агЗг) сильнее, чем контакт а1 2 (аг )- Известно, что коо- [c.121]

Изменение гемоглобина при окислении. а — возможные положения иона железа относительно плоскости порфиринового цикла (заштрихована) в дезоксигемоглобине [804, 654] и в оксигемоглобине [550. 651]. Расстояния центр — центр взяты нэ работ, цитированных Филипсом [690]. Следует отметить, что геометрия гема в оксигеыоглобиие установлена по так называемым частокольным комплексам [651], т. е. по модельным соединениям. Указаны положения двух порфнриновых атомов азота (Np) и атома приближенного His. При окислении атом N, сме- [c.253]

Дезоксигемоглобин содержит высокоспиновый ион Ре , а оксигемоглобин — низкоспиновый ион Ре . До сих пор существуют разногласия по поводу конформационных из.менений, происходящих в ходе окислительно-восстановительного цикла цптохрома с [459, 509, 564]. Поэтому мы ограничим обсуждение хорошо изученным случаем тетрамерного гемоглобина млекопитающих [60, 662, 666]. [c.255]

Пример дезоксигемоглобина показывает, почему бывает трудно распознать химическое взаимодействие, которое дает толчок решающим изменениям четвертичной или третичной структур белка запускающее событие должно быть структурно незаметным. В случае гемоглоб1Ша потребовались многие годы, прежде чем удалось установить, что пусковой механизм связан с атолюм железа, который приводит в движение субъединицы гемоглобина [666]. [c.257]

Два белка, миоглобин и гемоглобин, играют дополняющую друг друга роль в транспорте и фиксации кислорода. Миоглобин (МЬ) состоит из одной полипептидной цепи, примерно на 78 % спирализованной, и содержит 153 аминокислотных остатка и одну гемовую группу (13). Гемоглобин НЬА содержит четыре полипептидные цепн две а (141 аминокислота) и две р (146 аминокислот), каждая из которых ассоциирована с гемом. Ре(II) обычно гекса-координирован в оксигенированных формах гемопротеинов пятое и щестое координационные места заняты О2 и атомом азота имидазольного кольца (Н1з-93 в МЬ, Н1з-87 в НЬа и Н1з-92 в НЬр). Атом Ре(П) диамагнитен и лежит в плоскости порфиринового кольца. В дезоксигемоглобине, однако, Ре(II) пентакоординиро-ван, парамагнитен и выступает из плоскости порфиринового кольца в направлении атома азота имидазола. Как будет видно из после- [c.556]

Кривая связывания кислорода гемоглобином зависит от pH при данной величине р(Ог) сродство к кислороду уменьшается номере уменьшения pH (эффект Бора). Гликолиз представляет собой анаэробный процесс, приводящий к образованию молочной кислоты и диоксида углерода. Оба эти соединения имеют тенденцию к понижению pH и способствуют высвобождению кислорода из оксигемоглобина там, где в этом есть необходимость, В дезоксигемоглобине, напротив, содержатся немного более основные, чем у оксигемоглобина, группы (азот имидазола His-146 в р-цепях и His-122 в а-цепях, а также аминогрупп Val-1 в а-цепях), в силу чего дезоксигемоглобин связывает протон после высвобождения кислорода, что важно для обратного транспорта диоксида углерода к легким. Карбоангидраза катализирует образование бикарбоната в эритроцитах из диоксида углерода и воды, и ионы бикарбоната могут связываться с протонированными группами дезокси-гемоглобина. В легких дезоксигемоглобин перезаряжается кислородом, эффект Бора вызывает высвобождение бикарбоната, из которого под действием карбоангидразы образуется диоксид углерода, который затем выдыхается. Транспорт диоксида углерода дезоксигемоглобином приводит также к образованию производных карбаминовой кислоты с аминогруппами белка (схема (9) . Хотя оксигемоглобин также связывает диоксид углерода, у дезоксигемо-глобина эта способность выше ввиду большей доступности аминогрупп. [c.558]

Определены первичные структуры многочисленных анормальных гемоглобинов человека некоторые из них изучены методом рентгеноструктурного анализа, что сделало возможным объяснение патологических следствий генетических ошибок на молекулярном уровне. Серповидная анемия, названная так вследствие того, что эритроциты пациентов при низких значениях р(02) сплющиваются, приобретая форму серпа, является причиной смерти примерно 80 000 детей ежегодно. Анормальный гемоглобин ИЬЗ содержит в р-цепи Уа1-6 вместо 01и-6. Деоксигенированная форма НЬ8, по-видимому, агрегирует с образованием нерастворимого полимера. Один из предложенных методов лечения анемии заключается во введении низких концентраций цианат-иона, что, как полагают, вызывает карбомоилирование аминогруппы Л -концевых остатков валина-1 в а- и р-цепях. Первый из этих остатков участвует в межцепочечном взаимодействии в дезоксигемоглобине, а второй образует электростатическую связь с 2,3-дифосфоглицератом. Кар-бамоилирование предотвращает оба типа взаимодействий, способствуя тем самым сдвигу в сторону конформации оксигемоглобина и уменьшению риска агрегирования. [c.559]

Четыре полипептидные цепи гемоглобина ассоциированы в примерно тетраэдрическую структуру и образуют почти сферическую молекулу. Каждая из а-цепей контактирует с двумя р-цепями, в то время как между двумя а-цепями или между двумя р-цепями взаимодействие почти отсутствует. Каждый из четырех гемов гемоглобина способен присоединить одну молекулу кислорода. Кислородсодержащая форма гемоглобина называется оксигемоглобином (5.24 Ь), а форма, не содержащая кислорода,— дезоксигемоглобином (5.24 а). Когда дезоксигемо-глобин поглощает кислород, в его трехмерной структуре происходит ряд изменений, главным образом перемещение атома Ре + в плоскость системы колец гема (см. ниже и рис. 5.8). Как и в случае миоглобина, окисление Ре + до Ре + приводит к образованию неактивной формы гемоглобина — метгемоглоби-на, которая не способна присоединять молекулярный кислород. [c.169]

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]

События, происходящие в молекуле НЬ при оксигенации, были раскрыты Перутцом в результате рентгенографического исследования [23] (см. также стр. 234). Молекула О2 присоединяется к атому Fe гема. В оксигемоглобине атом железа расположен в плоскости порфиринового кольца, в его центре (с точностью до 0,05 А). В высокоспиновом дезоксигемоглобине атом Fe отстоит от этой плоскости приблизительно на 0,8 А в направлении имидазольного кольца Гис F 8. В таком состоянии координационное число Fe равно пяти. Оксигенация переводит Fe в низкоспиновое состояние и увеличивает число лигандов Fe на единицу. Эти изменения вызывают изменения контактов между порфириновым кольцом и плотно упакованными аминокислотными остатками глобина. Иными словами, в результате ЭКВ происходит перестройка белковых глобул. [c.427]

С кольцом непосредственно контактируют 60 атомов глобина, находящихся на расстоянии ван-дер-ваальсовых контактов от кольца [24]. При введении даже наименьшего лиганда ОН, имеющего радиус 1,5 А, происходит конформационная перестройка в р-субъединицах дезоксигемоглобина. В этих субъединицах группа Y-СНз остатка Вал Е И (67) оказывается на расстоянии 2,5 А от ОН", что меньше суммы ван-дер-ваальсовых радиусов. Следовательно, в р-глобулах НЬ нет места даже для наименьшего лиганда и при оксигенации расстояние между кольцом и Вал Е 11 (67) должно увеличиться примерно на 1 А. Напротив, в а-субъединицах такого перемещения нет, так как ширина кармана достаточна для внедрения лигандов. [c.427]

В оксигемоглобине С-концы всех четырех цепей имеют полную свободу вращения, а предпоследние остатки Тир — частичную свободу, в том смысле, что они проводят лишь малую долю времени в связанном положении между спиралями F и Н. Напротив, в дезоксигемоглобине каждый из С-концов дважды закреплен солевыми мостиками а-карбоксил остатка Арг H 3(141)ai связан с a-NH2-гp yппoй Вал А 1(1)а2, а гуанидиновая группа Арг(141)—с АспН 9(126)а2 а-карбоксил Гис H 3(146)Pi с e-NH2-rpynnoft Лиз С5(40) 2, а его имидазол — с Асп F G 1 (94) Pi. Все четыре предпоследних Тир жестко закреплены в полостях между спиралями F и Н ван-дер-ваальсовыми и водородными связями. Оксигенация НЬ вызывает перемещение спирали F и разрыв солевых мостиков, вследствие [c.427]

В контакте а 2 СО-область одной цепи входит в РО-область другой. При дезоксигенации это плотное сочленение нарушается. В оксигемоглобине выступ, образуемый боковой цепью Тре С 3(38) а, входит в выемку цепи Вал Р0 5(98)р. В дезоксигемоглобине эта выемка занята боковой цепью Тре С6(41)а, т. е. цепью, выступающей из следующего поворота спирали С. В то же время водородная связь, соединяющая Асп О 1(94)а с Асн О 4(102) р в оксигемоглобине заменяется водородной связью между Тир С 7 (42) а и Асп О 1 (99) р. [c.428]

Дезоксигемоглобин практически всегда тетрамереи, его расщепление на димеры может произойти лишь при очень низких [c.429]

Принципы структурной организации белков (1982) -- [ c.122 , c.124 , c.253 ]

Биохимия природных пигментов (1986) -- [ c.168 , c.169 , c.175 ]

ЯМР высокого разрешения макромолекул (1977) -- [ c.376 ]

Методы и достижения бионеорганической химии (1978) -- [ c.14 , c.39 , c.55 , c.60 , c.67 ]

ЯМР высокого разрешения макромолекул (1977) -- [ c.376 ]

Биохимия человека Т.2 (1993) -- [ c.60 , c.61 ]

Биохимия человека Том 2 (1993) -- [ c.60 , c.61 ]

Биофизическая химия Т.1 (1984) -- [ c.83 , c.87 ]

Металлоорганическая химия переходных металлов Том 1 (1989) -- [ c.200 ]

Биохимия Т.3 Изд.2 (1985) -- [ c.75 , c.76 , c.77 , c.80 , c.95 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология