Гемоглобин, рентгенограмма

Третьим белком и в то же время первым ферментом, для которого стала известна трехмерная структура, был лизоцим. Расшифровка рентгенограммы выполнена Д. Филлипсом и сотрудниками в 1965 г. с разрешением 2,0 А. Полученные результаты явились полной неожиданностью. Лизоцим в отношении вторичных структур существенно отличался от миоглобина и гемоглобина его спиральные фрагменты содержали не 75% [c.73]

Третичная и четвертичная структуры белков определяются при помощи рентгеноструктурного анализа, который впервые был проведен применительно к миоглобину и гемоглобину Дж. Кендрью и М. Перутцем в Кембридже. Значение рентгеноструктурного анализа белков трудно переоценить, так как именно этот метод дал возможность впервые получить своеобразную фотографию белковой молекулы. Для получения информативной рентгенограммы необходимо было иметь полноценный кристалл белка с включенными в него атомами тяжелых металлов, так как последние рассеивают рентгеновские лучи сильнее атомов белка и изменяют интенсивность дифрагированных лучей. Таким образом можно определить фазу дифрагированных на белковом кристалле лучей и затем электронную плотность белковой молекулы. Это впервые удалось сделать М. Перутцу в 1954 г, что явилось предпосылкой Д 1я построения приближенной модели молекулы белка, которая затем была уточнена при помощи ЭВМ. Однако первым белком, пространственная структура которого была полностью идентифицирована Дж. Кендрью, оказался миоглобин, состоящий из 153 аминокислотных остатков, образующих одну полипептидную цепь, В результате было экспериментально подтверждено предположение Л. Полинга и Р. Кори о наличии в молекуле миоглобина а-спиральных участков, а также М. Перутца и Л. Брэгга о том, что они имеют цилиндрическую форму Несколько позднее М. Перутцем была расшифрована структура гемоглобина, состоящая из 574 аминокислотных остатков и содержащая около [c.43]

Менее известно строение белков другого типа. Рентгенографический анализ еще мало помог расшифровать их строение. Рентгенограммы гемоглобина и яичного альбумина неясны. Можем лишь сказать, что их шарообразные молекулы имеют [c.335]

Для преодоления этой трудности был разработан метод изоморфного замещения, который состоит в том, что атом или небольшая группа атомов в молекуле замещаются атомом или группой атомов тяжелого металла. Такое замещение не вызывает изменений исходной кристаллической структуры, но существенно изменяет дифракционную картину. Сопоставлением рентгенограмм до и после замещения можно определить фазовые соотношения отдельных компонент, т. е. их смещение относительно друг друга. Впервые этот метод был применен Перу.т-цем в 1953 г. для изучения гемоглобина и несколько позже Кендрью для изучения миоглобина. [c.122]

Какое значение имеет подобная структура и как она, связана с функцией глобулярных белков К сожалению, ответить на этот вопрос еще невозможно. Правда, известно, что окисленная и восстановленная формы гемоглобина кристаллизуют ся различно. Это указывает на перестройку структуры белка при его функционировании, т. е. при соединении кислорода с гемом. Однако в чем заключается эта перестройка, неизвестно, ибо до сих пор изучена только окисленная форма гемоглобина (метгемоглобин). Вообще же для исчерпывающего ответа на этот вопрос необходимо провести параллель между структурой целого ряда белков и их функциями, что требует, в свою очередь, определить их третичную структуру. В настоящее время в ряде лабораторий проводится -рентгеноструктурный анализ ряда белков инсулина, цитохрома С, рибонуклеазы, лизоцима и др. Однако эта работа сталкивается с большими трудностями при дешифровке рентгенограмм. При разрешении в [c.126]

Изучая различия между рентгенограммами кристалла гемоглобина с чистой гидратной водой и раствором сильно рассеивающей соли, мы сразу же убеждаемся в том, что макромолекула белка не губка, в которую могут диффундировать извне ионы. Совсем напротив, ионы иода остаются в областях жидкости вне макромолекулы и окантовывают ее, помогая выделить рассеяние ог внешних контуров белковой молекулы. Если бы ионы иода проникали внутрь губчатой структуры гемоглобина, наблюдались бы [c.121]

В последнее время, действительно, было показано, что как гемоглобин взрослых людей, так и гемоглобин зародыша представляют собой смесь, по крайней мере, 3—5 различных гемоглобинов [188]. Гемоглобин взрослого человека и гемоглобин зародыша отличаются друг ог друга не только по форме кристаллов, но и по периодам идентичности на их рентгенограммах [189]. Молекулярный вес этих обоих гемоглобинов, однако, одинаков [190]. В крови детей старше 3 лет был найден еще третий тип гемоглобина, отличающийся от нормального гемоглобина взрослого человека своей устойчивостью к действию едкого натра [191]. [c.252]

Ртуть в моче. Уробилин в моче, гемоглобин, лейкоциты, РОЭ Гемоглобин, лейкоциты РОЭ. Рентгенограмма грудной клетки. Уробилин в моче [c.363]

Гемоглобин, лейкоциты, РОЭ, рентгенограмма грудной клетки Гемоглобин, лейкоциты РОЭ. Рентгено грамма грудной клетки Гемоглобин, РОЭ, лейкоциты. Рентгеноскопия и рентгенография легки.х. Моча на уробилин. Гемоглобин, РОЭ, лейкоциты [c.364]

Гемоглобин, лейкоциты, РОЭ. Рентгеноскопия и рентгенограмма грудной клетки. [c.368]

До сих пор около 10 различных кристаллических белков были исследованы рентгенографическим методом и всего три из них инсулин, лактоглобулин и гемоглобин, достаточно детально. Выбор этих трех белков был продиктован, повидимому, не какими-нибудь индивидуальными их качествами, а, вернее, наличием этих кристаллов в лаборатории. Прежде чем заняться подробным исследованием, было бы разумнее попытаться более полно познакомиться со всеми существующими кристаллическими белками. Это ознакомление может привести к выбору более удачных объектов для исследования белков, чем те, которые уже изучались. В качестве таковых можно указать на рибонуклеазу. Молекула ее очень мала для белка, для нее найдены две кристаллические формы. Кристаллы обеих форм дают превосходные рентгенограммы как в сухом, так и во влажном состоянии (рис. 64, а и б). [c.343]

Первыми были изучены два близких по своей структуре белка — гемоглобин и миоглобин, которые служат в организмах переносчиками и хранителями молекулярного кислорода. Работы с влажными кристаллами гемоглобина были начаты Перутцем, но расшифровка рентгенограмм стала возможной только после использования в 1953 г. метода изоморфного замещения в применении к белковым кристаллам. В 1957 г. Кендрью [8] этим методом установил строение молекулы миоглобина кашалота с разрешением 5,5 А, что впервые позволило расшифровать пространственное расположение полипептидной цепи в глобулярной молекуле белка, хотя в первой работе не были определены конформации отдельных звеньев. В 1959 г. такую же работу закончил Перутц с взятым им более сложным объектом — гемоглобином лошади. Впоследствии молекулу миоглобина удалось проанализировать с разрешением 2 А и определить пространственное расположение всех тяжелых атомов в молекуле. Работы с гемоглобином разного происхождения продолжаются до настоящего времени [5, 10, 22], где также достигнуто разрешение 2 А. [c.97]

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]

Выше отмечалось, что развитие рентгеноструктурного анализа белков получило необходимый импульс в 1954 г., после того как Брэгг и Перутц впервые использовали метод изоморфного замещения для расчета знаков рефлексов в рентгенограммах гемоглобина [194]. Однако не гемоглобин оказался первым белком, трехмерная структура которого стала известной. Вследствие меньшего размера, а также благодаря более счастливому случаю с нахождением изоморфных производных и их кристаллизацией таким белком стал миоглобин. Молекула миоглобина состоит из 153 аминокислотных остатков (около 2500 атомов), образующих одну полипептидную цепь. К свернутой цепи прикреплена порфириновая плоская группа гема с атомом двухвалентного железа в центре, к которому и присоединяется молекула кислорода. Рентгеноструктурное изучение молекулы миоглобина, начатое Кендрью в 1948 г., проводилось в два этапа [198, 199]. Вначале в расчет было принято небольшое число рефлексов - несколько сотен. Этого оказалось достаточно для того, чтобы построить модель молекулы с низким разрешением. Такая модель с разрешением 6,0 А была получена в 1958 г. Кендрью и соавт. [200, 201], На ней нельзя было обнаружить не только отдельные атомы, но и боковые цепи аминокислотных остатков модель отражала конфигурацию полипептидной цепи и местоположение группы гема, содержащей атом железа. Это был первый случай, когда удалось получить, по существу, фотографию молекулы белка, правда, недостаточно четкую. [c.46]

Я начал прикидывать, где бы я мог научиться расшифровывать рентгенограммы. Калифорнийский технологический институт отпадал — Лайнус был слишком велик, чтобы тратить время на обучение математически недоразвитого биолога. Быть снова отвергнутым Уилкинсом мне тоже не хотелось. Таким образом, оставался только Кембридж, где, как мне было известно, какой-то Макс Перутц занимался структурой биологических макромолекул, и, в частности, молекул белка гемоглобина. Поэтому я написал Луриа о моей новой страсти, спрашивая, не может ли он устроить меня в эту кембриджскую лабораторию. Против всяких ожиданий все уладилось очень просто. Вскоре после получения моего письма Луриа на небольшой конференции в Анн-Арбор познакомился с сотрудником Перутца Джоном Кендрью, который совершал длительную поездку по Соединенным Штатам. К счастью, Кендрью произвел на Луриа хорошее впечатление — как и Калькар, он был цивилизованным человеком и к тому же поддерживал лейбористов. А тут еще выяснилось, что в кембриджской лаборатории не хватает людей, и Кендрью как раз подыскивает кого-нибудь, кто мог бы вместе с ним изучать белок миоглобнн. Луриа заверил его, что лучше меня он никого не найдет, и тут же сообщил мне эту приятную новость. [c.30]

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]

Полагают, что глобулярные белки состоят из коротких жестких спиральных областей, сочлененных менее упорядоченными гибкими участками цепи. Детальное изучение рентгенограмм подтверждает эту гипотезу на примере гемоглобина и многлобина [47, 48]. Такой тип организации элементов цепи приводит к образованию общей молекулярной структуры с относительно низкой асимметрией. Несмотря на это, и здесь [c.67]

Хроническое отравление. Животные. Воздействие в концентрации 5,66 мг/м (6 раз в неделю, 4 ч в день, 4 мес.) вызывает у крыс увеличение суммационно-порогового показателя, задержку прироста массы тела, снижение содержания гемоглобина, эритроцитов и активности холинэстеразы в сыворотке, увеличение содержания мочевины в сыворотке крови, флюороз зубов на рентгенограмме — патологические переломы бедренных и берцовых костей. Концентрация 0,61 мг/м близка к пороговой. Вдыхание ВаРг в той же концентрации крысами на протяжении всей беременности увеличивало антенатальную смерт> ность у потомства. У самцов в подобных условиях интоксикации — снижение функциональных свойств сперматозоидов и морфологические изменения в семенниках. Повторное введение в желудок /ю и До доли ЛД50 оказало эмбриотоксическое действие на беременных крыс доза /зо от ЛД50 оказалась недействующей. [c.142]

Изучение структуры пептидов привело к расшифровке Полингом, Кори и Брэнсоном в 1950 г. структурного элемента керотина (одного из белков, входящих в состав волос). Примененный ими метод заключался в подборе молекулярной модели, которая могла бы отвечать соответствующей рентгенограмме. Эта модель —< альфа-спираль послужила Уотсону и Крику одной из основных предпосылок для расшифровки структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), представляющей две спирали, идушре в противоположном направлении и закрученные одна вокруг другой. Второй из предпосылок для решения проблемы строения ДНК было чисто техническое усовершенствование, позволившее повысить качество рентгенографии. (Оказывается, расшифровка структуры ДНК может служить сюжетом увлекательной повести [83].) В 1960 г. Кендрю и сотрудники сообщили о получении трехмерной картины распределения электронной плотности в миоглобине, что позволило построить молекулярную модель этого белка. Вскоре была расшифрована структура другого белка — гемоглобина (Перутц и сотр., 1962), а в 1964 г. структура третьего белка —< лизоцима. Лизоцим —< это первый фермент, структуру которого удалось определить. [c.247]

Не удивительно, что исследование гемоглобина шло гораздо медленнее в первую очередь из-за того, Что молекула гемоглобина по размеру в четыре раза больше миоглобина. Она состоит из двух а- и двух р-цепей. В каждую цепь входит один гем и по крайней мере мере одна сульфгидрильная группа. Вследствие наличия сульфгид-рильных групп у гемоглобина есть определенное положение, которое замещается тяжелым атомом. р-Цепи замещали /г-хлормеркур-бензоатом, димеркурацетатом й бета-меркуриалом (1,4-диацет-оксиртуть-2,3-диметоксибутан). При разрешении 5,5 А Перутц и его сотрудники получили 1200 рефлексов для каждого из этих производных и для исходного соединения. По этим рентгенограммам они [c.239]

Когда впервые была высказана гипотеза об а-спирали, соответствие теоретически рассчитанной для нее рентгенограммы с наблюдаемыми рентгеновскими дифракционными картинами для а-формы белков к-т-е- -группы и полипептидов было неполным. Прежде всего модель а-спирали предсказывала сильный меридиональный рефлекс, отвечающий периодичности 1,5 А, который в то время не удавалось обнаружить в экспериментах. Однако вскоре 1,5 А-мерндиональный рефлекс был обнаружен на рентгенограммах различных естественных и синтетических волокон а-формы при особом наклоне оси этих волокон по отношению к рентгеновскому лучу. Этот интенсивный рефлекс неоднократно наблюдался впоследствии на рентгенограммах структур подобного типа, а также на рентгенограммах гемоглобина. Из всех предложенных спиральных моделей белков только а-спираль предсказывает сильный 1,5 А-рефлекс. [c.248]

В отличие от фибриллярных белков, которые, как правило, плохо поддаются растворению, глобулярные белки сравнительно легко растворимы. Они выполняют в организме ряд функций участвуют в переносе различных веществ, служат запасными веществами, играют роль биологических катализаторов (ферменты) и т. д. Глобулярные белки могут быть выделены из растворов в кристаллическом виде. На рентгенограммах таких кристаллов наблюдается много резких дифракщшнных максимумов, которые позволяют устанавливать структуру не только повторяющейся структурной единицы, но и особенности строения всей молекулы. Чтобы полностью использовать информацию о структуре крупных молекул, даваемую такими рентгенограммами, необходимо знать значения фаз. Как было указано в гл. XIII, по плотности почернения пятна на пленке можно определить лишь амплитуду соответствующей Фурье-компоненты, пропорциональную корню квадратному из плотности почернения, но не ее фазу. В настоящее время разработан ряд методов, позволяюших решить задачу об определении фаз. В этой главе мы опишем два метода определения фаз и обсудим результаты, полученные для двух белков — миоглобина и гемоглобина. [c.259]

Многие теоретические представления в этой области базируются на аналогии между негиперболической зависимостью скорости реакции от концентрации субстрата в тех случаях, когда реакцию катализируют регуляторные ферменты, и сигмоидным характером зависимости связывания кислорода гемоглобином. Судя по тому, что рентгенограммы кристаллов гемоглобина и оксигемогло-бина имеют различный вид, связывание кислорода сопровождается определенным изменением конформации по аналогии возникло предположение, что механизм действия регуляторных ферментов также связан со структурными явлениями. Посмотрим, насколько удачна эта аналогия. [c.232]

Сущность определения фазовых соотношений отдельных компонент этим методом состояла в следующем. Введя в маточный раствор, из которого ведется кристаллизация гемоглобина, парахлормеркурибензоат, получали изоморфное соединение белка, в котором две сульфгидрильные группы на каждую молекулу белка прореагировали с ртутным соединением. В результате в элементарной ячейке кристалла в определенных точках находились четыре атома ртути, сильно рассеивающие рентгеновы лучи. Сняв картину дифракционных пятен для замещенного белка 5 сопоставив ее с рентгенограммой для незамещенного белка, получили рентгенограмму пространственной решетки, состоящей как бы из одних атомов ртути, расставленных в тех точках, где они прикреплены к белку. [c.122]

Наиболее точным методом оценки количества гидратной воды следует, по-видимому, считать рентгенографический. Впервые он был применен Брэггом и ПерутцеМ, которые получили. рентгенограммы гемоглобина, кристаллизованного из чистого водного раствора и раствора йодистого натрия. Поскольку последний сильно рассеивает рентгеновы лучи, то этим [c.178]

В настоящее время в ряде лабораторий проводится рентгено-структурпый анализ многих белков. Инсулин, рибонуклеаза, лизоцим и цитохром С являются ближайшими объектами. Методы снятия рентгенограмм, фотометрпрования пятен и методы вычислений поддаются в значительной степени механизации и автоматизации. Можно полагать, что в ближайшие годы рентгеноструктурный анализ даст нам точное знание первичной, вторичной и третичной структуры десятков белков. Тогда эта проблема перейдет в область решенных, т. е. станет проблемой вчерашнего дня. Даже сейчас, когда только что на примерах миоглобина и гемоглобина выработан подробный путь — алгорифм измерений и расчетов — п показан их конечный итог, мы уже можем считать все три уровня строения белка в главных чертах установленными. [c.110]

Лучший метод — рентгенографический — был применен впервые к гемоглобину. Известно, что кристаллы белков содержат около 50% кристаллизационной воды. Это отнюдь не гпдратная вода. Ее смысл в том, что макромолекулы белка, имеющие неправильную форму, пе могут компактно упаковаться друг с другом в про -странственной решетке. Между ними остаются большие зазоры, которые п заполнены растворителем. В эти зазоры ионы солей проникают вполне свободно. Но имеется небольшо объем, недоступный для проникновения ионов электролитов и состоящий из молекул HjO, связанных с полярными группами белка, — это и есть гпдратная оболочка в собственном смысле слова. Ее объем был определен Брэггом и Перуцом для гемоглобина путем снятия рентгенограмм в присутствии соли, с-ильпо рассеивающей рентгеновские лучп, — иодистого натра. [c.121]

Гемоглобин, лейкоциты,,-РОЭ. Рентгено скопи я Рентгенограммя грудной клетки грудной клетки [c.365]

Атомы тяжелых металлов, таких, как золото, ртуть, серебро и т. д., дают на рентгенограммах рефлексы, которые легко идентифицировать. Это можно использовать при изучении структуры белков в случае, если введение в специфические участки молекул белков атомов тяжелых металлов приводит к образованию изоморфных (кристаллографически тождественных) кристаллов. Метод изоморфного замещения впервые был предложен и с успехом использован Перутцем для изучения структуры гемоглобина лошади, а вскоре применен Кендрью для исследования строения миоглобина спермы кита. При этом существенное значение имело увеличение разрешающей способности рентгеновских установок, применение автоматических дифрактометров и использование электронносчетных машин для обработки получаемой информации. [c.150]

Л. Брэгг, Дж. Кендрью и М. Перутц сформулировали важную гипотезу о родственном строении белков, представляющую собой дальнейшее развитие взглядов У. Астбери и М. Хаггинса и получившую широкое распространение в последующих структурных исследованиях белков. Они пишут "Нельзя полагать с определенностью, что полипеп-тидная цепь имеет одинаковую конформацию во всех кристаллических (т.е. глобулярных) белках или что подобная конформация реализуется в фибриллярных белках, таких, как а-кератин. Однако вполне вероятно ожидать, что гемоглобин и миоглобин содержат цепи одинакового типа, так как эти белки в некотором отношении являются родственными более того, интервалы идентичности, межцепочечные расстояния и число остатков в интервале подобны в этих двух белках соответствующим характеристикам а-кератина" [56. С. 356]. Авторы имели определенные основания для того, чтобы сделать такое важное заключение. К этому времени ими были получены рентгенограммы кристаллов гемоглобина и миоглобина с огромным числом рефлексов. Хотя их полная интерпретация еще не могла быть выполнена, тем не менее удалось сделать ряд ценных наблюдений. Оказалось, что структуры гемоглобина и миоглобина состоят из участков с заметно различающейся плотностью атомов. Участки с большей плотностью имеют цилиндрическую форму, рентгеновское рассеяние от которых, как и в а-кератине, отвечает рефлексу 5,1 А. Рассмотрев большое количество структур полипептидной цепи, как новых, так и предло- [c.20]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология