Гемопротеины также

Гемоглобин способен присоединять также СО, N и другие лиганды. Маловероятно, чтобы другие молекулы присоединялись к атому железа точно в том же месте, что и Оа, но тем не менее гемоглобин, присоединивший такой лиганд, теряет способность реагировать с кислородом. Этим объясняется токсичность СО или PFg. Гем входит также в состав миоглобина. Другими важными гемопротеинами являются цитохромы, которые отличаются от гемоглобина толь- [c.269]

НО также и потому, что в гемопротеинах имеется необычайно тонкое равновесие между состояниями с максимальной и минимальной спиновой мультиплетностью. Можно предположить, что изменение спинового состояния железа определяется стереохимическими факторами. Изменение спинового состояния при переносе электрона между уровнями eg и t2g сопровождается изменением ионного радиуса катиона железа и изменением длин связей металл — лиганд. Как показано на примере простых неорганических комплексов [58], ионный радиус Fe(II) или Ре(И1) увеличивается примерно на 20% при переходе от низкоспинового состояния к высокоспиновому (табл. 3). Стереохимическое значение данного спинового состояния железопорфиринового комплекса, следовательно, заключается в том, что расположение катиона железа относительно плоскости координируемых атомов азота пиррольных колец порфирина зависит от длин связей железо — порфирин, изменяющихся по мере того, как меняется ионный радиус металла и взаимодействие металл-лиганд. Кроме того, поскольку связывание кислорода сопровождается изменением спинового состояния [105] и положение атома железа относительно плоскости порфирина должно коррелировать во времени и пространстве со связыванием молекулы кислорода, предполагается [103, 104], что изменение стереохимии железо-порфирина вызывает конформационные изменения, ответственные за кооперативное связывание кислорода. В этом и заключается биологическая роль электронной конфигурации атома железа в физиологической функции гемоглобина. [c.40]

Ключевым ферментом системы микросомального окисления является цитохром Р-450. Этот гемопротеин также является мономером, содержащим одну геминную группировку и имеющим молекулярную массу 45 kDa. [c.511]

В подобных сообщениях неизбежно исключают из рассмотрения многие вопросы, имеющие больщое биохимическое значение и представляющие интерес с физико-химической точки зрения. Два недавно опубликованные обзора Вимана [1] и Теорелла 12], статьи различных авторов в сборниках Дыхательные ферменты [3] и Гемоглобин [4], а также недавно выщедщая монография Лемберга и Легга Соединения гематина и пигменты желчи [5] подробно освещают эти вопросы. Кроме того, в указанных источниках дается обзор весьма обширных биохимических исследований реакций гемопротеинов, также обсуждаемых в этой статье, и поэтому здесь часто приводятся ссылки на эти источники. Прежде чем подробно рассмотреть реакции прото-порфирина железа и указанных четырех гемопротеинов с перекисью водопода и молекулярным кислородом кратко отметим их свойства и реакции, представляющие интерес для данного исследования. [c.184]

Простетическая группа наиболее известных животных пигментов — белка крови гемоглобина и мышечного белка мио-глобина, так же как хлорофилл, является порфирином. Гемоглобин и многлобин являются гемопротеинами, т. е. белками, содержащими в качестве простетнческой группы порфирии с хелатированным ионом железа, или гем. К гемопротеинам относятся также цитохромы и некоторые ферменты, такие, как пероксидаза и каталаза. В функционирующих гемоглобине н миоглобине железо находится в восстановленной форме, Fe + если же в их молекулах присутствует окисленная Ге +-форма, то они неактивны. Что касается цитохромов, то их нормальное функционирование зависит от легкости взаимопревращения окисленной и восстановленной форм. [c.167]

Подобно хлорофиллу, спектры поглощения гема и гемопротеинов характеризуются интенсивными полосами Соре в районе 400 нм, а также другими интенсивными пиками поглощения между 500 и 600 нм. Максимумы поглощения деаокси-гемоглобина ( — 425 и 560 нм) и оксигемоглобина ( — 414, 543 и 578 нм) различны и очень характерны (рис. 5.11). Гемоглобин [c.174]

Хотя гемоглобин обычно считается продуктом чисто животного происхождения, одна его форма — леггемоглобин, была обнаружена у бобовых растений. Его присутствие ограничено клетками корневых клубеньков, содержащих симбиотические азотфиксирующие бактерии Rhizobium spp.). Гемопротеины со свойствами гемоглобинов обнаружены также у некоторых грибов и простейших. [c.176]

Помимо цитохромов гемовая простетическая группа необходима также некоторым другим ферментам для их каталитического действия. В число таких гемопротеинов входят пе-роксидазы и каталазы из различных растительных и животных источников. У этих ферментов порфирин обычно представлен протогемом. Например, пероксидаза хрена с мол. массой 44 000 содержит одну гемовую группу, которая катализирует окисление фенольных соединений с помощью Н2О2. Каталаза (из печени быка) имеет мол. массу 248 000 и содержит четыре гемогруппы. Этот фермент катализирует расщепление Н2О2 до воды с чрезвычайно высокой скоростью. [c.181]

Хромопротеины — сложные белки, в состав которых входят окрашенные небелковые компоненты. Наиболее распространенными представителями хромопротеинов являются флавопротеины, у которых в качестве небелковых компонентов включены флавинмоноиуклеотид и флавиндинуклеотид, а также гемопротеины, красное окрашивание которых обусловлено наличием гема с включенным в него железом. Этот пигмент представляет собой плоскую структуру, состоящую из четырех пиррольных колец, в центре координации которых находится атом железа. Координационное число железа в составе гема равно 6, причем четыре связи заняты азотами пиррольных колец, пятая связывает гем с белком, а шестая — занята тем или иным лигандом. Пиррольные кольца соединены метиновыми мостиками, образуя тетрапиррольное кольцо, к которому присоединены винильные, метильные и пропионатные группировки (рис. 3.16). [c.49]

Ароматичность порфиринового макроцикла широко изучалась методом ЯМР-спектроскопии [2]. Кольцевой ток, обусловленный делокализацией в порфириновой системе, использовался для исследования агрегации и большого числа других явлений. Вследствие деэкранирования жезо-протонов их сигналы появляются в спектре ПМР приблизительно при 10 млн (б) (химический сдвиг протонов бензола 7,2 млн ), а сигнал экранированного протона группы N—Н между —2 и —5 млн . Измерение химических сдвигов в ЯМР спектрах Н и С осложняется наличием концентрационной зависимости, обусловленной главным образом образованием слоев молекул в растворе [2]. При сближении молекул порфирина в растворе кольцевой ток одной из них вызывает сдвиг в сторону сильных полей линий в протонном и углеродном спектре заместителей другой молекулы. Анализ таких сдвигов используют для определения геометрической структуры этих димеров или более высоких агрегатов (в растворе). Гораздо чаще ЯМР-исследо-вание применяют для идентификации боковых цепей и определения изомерной чистоты порфиринов. При решении этих задач с большим успехом применялись сдвигающие реагенты 17]. Были исследованы также парамагнитные ЯМР-спектры гемов и гемо-протеинов [8]. В случае низкоспиновых цианоферригемов или гемопротеинов [8] неспаренный электрон вызывает чрезвычайно сильный сдвиг резонансных линий порфирина, которые таким образом далеко отходят от сигналов растворителя или протеиновых остатков. Величина смещения непосредственно зависит от спиновой плотности в геме, поэтому в ней отражаются малейшие возмущения, происходящие в физиологических условиях, когда гемо-протеин выполняет свою биологическую функцию, [c.393]

Комплексы, образуемые перекисью водорода с гемопротеинами, изучены более подробно, сначала методом визуальной спектроскопии, а в более поздних работах путем применения специальной техники быстрой спектрофотометрии. Все эти комплексы настолько неустойчивы, что их не удалось выделить. Показано, что и пероксидаза и каталаза образуют по три комплекса, тогда как метгемоглобин и метмиоглобип—только по одному. Эти комплексы различаются по цвету и Чанс [375] и Джордж [367] в составленных ими обзорах описали эти различия. Чанс характеризует эти комплексы как первичные, вторичные и т. д. в соответствии с характером спектров. Некоторые из этих комплексов принимают участие в ферментных реакциях. Проведено много работ для выяснения их относительных ролей. Чанс [375] указывает, что первичные комплексы наблюдаются лишь для гемопротеииов, активных как ферменты, тогда как каталитически неактивные гемоглобин и миоглобин их не образуют. Имеются также различия в константах равновесия при образовании и диссоциации обоих этих типов комплексов. С механизмом катализа при действии этих ферментов связано также то, что в отсутствие избытка перекиси водорода первичные комплексы, относительно говоря, устойчивы. Это дало возможность титрования гемопротеинов перекисью водорода с применением специальной техники такого рода исследования показали, что на каждый атом железа связывается одна молекула перекиси водорода. Ход этих реакций и форма образующихся комплексов еще не вполне выяснены. Чанс [375] и Джордж [c.352]

Рис. 8-12. Эволюция миоглобина и гемоглобина, возникших из предкового кислород-связывающего гемопротеина. Во всех миоглобинах, а также в а- и р-цепях всех современных гемоглобинов (исследовано в общей сложности 145 последовательностей) имеются шесть инвариантных остатков и большое число близких по свойствам аминокислот, занимающих в этих белках одинаковые положения. Можно предположить, что ген, кодировавший предковый одноцепочечный гемопротеин, подвергся дупликации. Одна из образовавшихся копий дала начало миоглобиновому гену, а другая - первоначальному гемоглобиновому гену. Оба этих гена в дальнейшем подвергались независимым мутациям. Гемоглобиновый ген мог в какой-то момент еше раз подвергнуться дупликации, в результате чего образовались современные гены а- и р-цепей.

Некоторые микроорганизмы, образующие при брожении кислоты, объединяют в одну физиологическую группу на том основании, что характерным, хотя и не главным продуктом брожения является у них муравь иная кислота. Наряду с муравьиной кислотой такие бактерии вьщеляют и некоторые другие кислоты такой тип метаболизма называют поэтому муравьинокислым брожением или брожением смешанного типа. Так как некоторые типичные представители этой группы обитают в кишечнике, все семейство носит название Enteroba teria eae. Это грам-отрицательные, активно подвижные, не образующие спор палочки с перитрихальным жгутикованием. Будучи факультативными аэробами, они обладают гемопротеинами (цитохромами и каталазой) и способны получать энергию как в процессе дыхания (в аэробных условиях), так и в процессе брожения (в анаэробных условиях). В отнощении питания эти бактерии исключительно нетребовательны-растут на простых синтетических средах, содержащих минеральные соли, углеводы и аммоний. Сбраживание глюкозы у всех представителей этой группы происходит с образованием кислот. Значение Enteroba teria eae для эпидемиологии, а также для разного рода экспериментальных исследований общеизвестно поэтому полезно будет рассмотреть здесь некоторых представителей этого семейства. [c.283]

Спектры ЭПР можно также зарегистрировать в случае порошковых образцов гемопротеинов [437]. На рис. 14-6, а показан спектр кислой формы ферримиоглобина при 77 К. Его свойства полностью соответствуют тому, что следует ожидать для акси- [c.418]

Таким образом, можно считать надежно доказанным факт смещения атома железа и его лигандов в гемоглобинах и миоглобинах и наличие определенных различий в величинах смещений между отдельными белками. На значение таких смещений как фактора, регулирующего химические свойства гемопротеинов, впервые указал в 1959 г. Уильямс, который полагал, что изменение длины связи Ре—N гистидина — основной механизм регуляции свойств гем-группы белком [66, 235]. Следует, однако, учитывать смещение атомов в самом порфирине, а также смещения кислорода и двух лигандов, измерения длин связей и валентных углов. Волли и Уильямс [222] позже отметили важное значение всевозможных искаже-Ш1Й структуры при переходе металла в более активную форму (так называемое энтатическое состояние) и показали, что ионы металлов во многих металлоферментах обладают аномальными физичес- [c.173]

Толщина плоского ядра молекулы хлорофилла составляет 3,5—4,0А, а прикрепленная к ядру фитольная цепь с четырьмя выступающими метильными группами имеет длину примерно 10—20А. Следует отметить, что ядро молекулы хлорофилла довольно велико. Особенность такой структуры заключается в том, что она не обладает способностью к образованию кристаллов в виде пачки или колоды карт. Они всегда расположены под некоторым углом друг к другу. Изучение порфиринов показало, что хлорофиллы по своей структуре довольно близки к тему. На это обстоятельство, имеющее исключительно важное научное значение, впервые обратил внимание М. В. Ненцкий и его сотрудники Шунк и Мархлевский (1894). Близость химической природы хлорофилла и гема представляет тем больший интерес, что гематин — железопорфириновый компонент молекулы гемоглобина — хромопротеида крови — находится также в растениях. Было доказано, что гематин в тканях самых различных растений и животных связан со специфическими белками и что некоторые из этих гемопротеинов являются внутриклеточными катализаторами. Вполне вероятно, что хлорофилл обычно также связан с белком. [c.101]

В рассмотренных до сих пор белках ионы металлов были присоединены к боковым цепям аминокислот белков. В части VI мы начинаем рассмотрение белков, в которых ионы металлов присоединены не непосредственно к белкам, а к простетическим группам или ко ферментам . Наиболее распространенной простети-ческой группой является порфирин за обсуждением порфиринов в гл. 24 следуют гл. 25—28, посвященные железопорфириновым соединениям, гемопротеинам, и гл. 29, в которой обсуждается магниевое производное порфиртна, хлорофилл. На основании структурного сходства с порфиринами коррины, а также коферменты и витамин В12 рассматриваются в гл. 30. [c.10]

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]

При изЗ Чении реакции гем-группы в гемопротеинах всегда необходимо следить за тем, чтобы никакие изменения стрз ктуры протеина не влияли на результаты. Полную денатурацию легко узнать по осаждению и флоккуляции, а также по выделению гема из гематина, но при этом могут происходить и менее существенные изменения. [c.197]

Обратимые реакции соединения этих гемопротеинов с кислородом и окисью углерода подвергались весьма обширным исследованиям-Сведения о кинетике и измерении равновесия этих реакций приведены в ряде работ (см. [4], [5] и [1]). Главная задача этих исследований состояла в объяснении сигмоидной формы кривых равновесия с кислородом для гемоглобина, которые резко отличаются от обычных гиперболических кривых, найденных для миоглобина, а также в выяснении причин изменения кислотности, сопровождающего присоединения кислорода к гемоглобину. Оба эти явления имеют непосредственную связь с биологической функцей гемоглобина как переносчика кислорода. [c.198]

Такие реакции, в которых одновременно разрущаются и затем вновь образуются четыре сильные ковалентные связи, трудно согласовать с больщой скоростью и низкой энергией активации этих реакций [64], и более вероятен какой-либо стадийный механизм. Эти кинетические особенности в случае окислительно-восстановитель-иых систем обычно обусловлены протеканием очень простых реакций, таких, как переход электрона, или реакций, в которых разрушается только одна связь и образуется другая. В связи с обсуждаемым вопросом следует отметить реакции свободных углеводородных радикалов, подробно изученные с помощью разработанного Поляни и его школой [80] метода натриевого пламени , а также роль, которую они играют в процессах окисления углеводородов [81, 82]. Механизм, предложенный Ле.мбергом и Леггом [5], имеет существенный недостаток. Согласно этому механизму, соединенная с протеином акцепторная группа или связанный с протеином субстрат — акцептор водорода должен реагировать с Н,02 или О2Н , присоединенными к атому железа в гемопротеине, путем внутримолекулярной перегруппировки. При таком расположении реагирующих групп на некотором расстоянии друг от друга трудно понять, как может протекать реакция, включающая разрыв нескольких связей и перенос атомов или частей молекул, ибо в этом случае, повидимому, исключается тот выигрыш в энергии, который получается за счет частичного образования новых связей и обычно может компенсировать большую энергию активации, требующуюся для разрыва старых связей. [c.224]

Данные, свидетельствующие в пользу свободнорадикального механизма реакций между ионами закисного и окисного железа и перекисью водорода, с исчерпывающей ясностью обсуждены в статье Баксендаля в этом томе, и здесь необходимо лишь подытожить и обсудить те его особенности, которые имеют специальное отношение к реакциям гемопротеинов. Доказательство наличия этого механизма является по существу косвенным. Опыт показывает, что присутствуют весьма активные промежуточные соединения, и в результате обширных кинетических исследований обнаружено протекание конкурирующих реакций с образованием этих промежуточных соединений. Свободнорадикальный механизм был принят потому, что он объясняет химическую активность этой системы в окислении субстратов (реакция Фентона) и в инициировании полимеризации винильных соединений [84], а также дает возможность составить ряд реакций, которые в значительной степени объясняют наблюдаемую кинетику. Такой ряд реакций, который наилучшим образом удовлетворяет самым последним экспериментальным данным, предложен Барбом, Баксендалем, Джорджем и Харг-рэйвом [83] [c.226]

Недавние опыты Кейлина и Хартри [45 , с полной очевидностью показавшие, что метгемоглобин и метмиоглобин восстанавливаются, когда они реагируют с перекисью водорода в концентрации, достаточной для каталитического разложения, а также их прежние результаты [16, 17], свидетельствующие о восстановлении азид-каталазы перекисью водорода, являются бесспорным доказательством того, что для разложения перекиси с помощью гемопротеинов возможен такой путь реакции, который включает изменение валентности. Трудно, однако, предложить какой-либо механизм для реакций метгемоглобина и метмиоглобина, потому что и здесь участвует перекисный комплекс не определенной структуры. Опыты Джорджа и Ирвина ]116] с комплексом метмиоглобннп показали, что ои образуется, вероятно, по реакции типа [c.238]

Предварительные измерения парамагнитной восприимчивости показывают, что железо в метмиоглобиновом комплексе связано преимущественно ионной связью и [А= 5,10 0,05 магнетона Бора, что близко к теоретическому значению 4,90, рассчитанному для четырех неспаренных электронов только по спинам [121]. Это согласовалось бы с ионными структурами типа а или б, если бы не было значительной орбитальной составляющей магнитного момента. Теорелл показал, что в случае вторичного комплекса пероксидазы из хрена эта связь в основном ковалентна и х г- 4 800. 10 единиц GS обычно считают, что указанное соединение является ковалентным соединением окисного железа с одним неспарегшым электроном. Данное значение несколько неточно, так как исследованный раствор наряду с вторичным комплексом содержал также некоторое количество первичного комплекса. Позже Теорелл, Эренберг и Чанс [122] для вторичного комплекса с гидроперекисью метила сообщили более точное значение 3500 10 единиц GS. Это значение очень близко к восприимчивости циан-пероксидазного комплекса, равной 2,970 10 единиц GS, и они по аналогии сделали вывод о том, что этот комплекс, подобно цианидному комплексу, содержит окисное железо, связанное, главным образом, ковалентно. Такое значение восприимчивости является весьма высоким для соединения, обладающего только одним неспаренным электроном, когда доля, вносимая спином электрона, равна 1270 10 единиц GS при 20°. Такие отклонения, которые обычно наблюдаются в случае комплексов ковалентно связанного окисного железа в гемопротеинах, считают результатом орбитальной составляющей момента [4 . Интересно, однако, что значение 3500 Ю единиц GS для этого комплекса является даже несколько большим, чем теоретическая величина 3390 -10 единиц GS, которая получается для только спинового момента в случае двух неспаренных электронов. Это число характерно для ковалентного соединения четырехвалентного железа с координационным числом, равным 6, или его производных. Так как а priori нет оснований ожидать для вторичных комплексов больших или малых орбитальных составляющих, то приведенное значение восприимчивости не исключает структуры типа содержащей четырехвалентное железо. [c.240]

Цитохромоксидаза—гемопротеин, широко распространенный в растительных и животных тканях. Она служит конечным компонентом цепи дыхательных переносчиков, локализованных в митохондриях, и катализирует реакцию, в результате которой электроны, высвобождающиеся из молекул субстрата при их окислении дегидрогеназами, переносятся на конечный акцептор —кислород. Данный фермент отравляется окисью углерода, цианидом и сероводородом. Иногда цитохромоксидазу называют цитохромом j. Первоначально предполагали, что цитохром а и цитохром fltj—это автономные гемопротеины, поскольку каждый из них характеризуется определенным спектром, кроме того, они проявляют разную чувствительность к действию окиси углерода и цианида. В дальнейшем же было показано, что эти два цитохрома входят в сосх ав комплекса, который получил название цитохром аа Он содержит две молекулы гема, в каждой из которых атом железа может переходить из состояния Fe + в состояние Fe + и обратно в ходе окисления и восстановления, а также два атома Си, каждый из которых взаимодействует с одним из гемов. [c.120]

А. Пероксидаза. Первоначально пероксидазы считались растительными ферментами, позднее они были обнаружены также в молоке, лейкоцитах, тромбоцитах, а также в тканях, в которых происходит метаболизм эйкозаноидов (см. с. 333). Простетической группой является протогем, который в отличие от гемовых групп большинства гемопротеинов весьма слабо связан с апоферментом. В реакции, катализируемой пероксидазой, перекись водорода восстанавливается за счет соединений, выступающих в качестве доноров электронов, таких, как аскорбат, хиноны или цитохром с. Реакция, катализируемая пероксидазой, имеет сложный характер суммарная реакция выглядит следующим образом [c.123]

Главными его источниками служат мембраносвязанные по-лиферментные системы митохондрий и микросом, содержащие флавин и железосерные белки [238, 269, 386, 406]. Небольшое его количество продуцирует ферменты цитозоля ксантиноксидаза и альдегидоксидаза [238, 239]. Он может также образовываться в реакциях аутоокисления катехоламинов, ферридоксинов, гемопротеинов [450]. Вза- [c.176]

Смотреть страницы где упоминается термин Гемопротеины также: [c.176] [c.177] [c.402] [c.664] [c.291] [c.418] [c.419] [c.393] [c.402] [c.50] [c.217] [c.240] [c.145] [c.126] [c.128] [c.185] [c.186] [c.236] [c.415] [c.425] [c.418] [c.201]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология