Миоглобин, модель молекулы

Пространственное распределение плотности можно сделать видимым, например, наложением друг на друга контурных карт, вычерченных на листах прозрачного пластика. Соответствующая картина для миоглобина показана на рис. 5.4. Окончательным результатом исследования является пространственная модель молекулы белка, в которой определены положения всех его атомов (см. с. 113, 185). [c.132]

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]

Исходя из точных моделей молекулы миоглобина, построенных в соответствии с рентгеноструктурными данными, было сделано еще несколько важных выводов. [c.190]

Рис. 39. Модель молекулы белка миоглобина

Рис, 63. Модель молекулы белка миоглобина 17 Зак. 1751 [c.513]

Рпс. 14. Трехмерная модель молекулы миоглобина [c.33]

Рис. 12. Если а-спираль свернута беспорядочно и сверх того еще разветвлена, то возникают трехмерные, почти шаровидные структуры. На рисунке представлена модель молекулы миоглобина красный диск — железосодержащий пигмент.

Рис. 18. Первые модели молекулы миоглобина кашалота по Кендрью в различных ракурсах А —атомы ртути

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]

Рис. 1.20. Модель третичной структуры молекулы миоглобина (по Дж. Кендрью). Латинскими буквами обозначены структурные домены, красным цветом-гем.

Рис., 10.8. Модель пространственной структуры молекулы миоглобина.

Третичная структура определяет специфику строения белка. У глобулярных белков она определяет форму глобулы, выступы, расположение функциональных групп, что в свою очередь обусловливает нативные свойства каждого конкретного белка. На рис. 49 представлена модель строения молекулы белка миоглобина. [c.213]

Благодаря вторичному складыванию и образованию третичной структуры глобулярная белковая макромолекула приобретает форму сравнительно симметричной частицы, хотя подчас с довольно причудливыми очертаниями. Обычно гидродинамическое поведение таких частиц описывается моделью жестких или полупроницаемых эллипсоидов вращения (см. гл. И). Однако в ряде случаев истинная форма белковой молекулы весьма далека от эллипсоидальной, как это видно, например, из рис. 1.24, на котором представлена структура белка мышц — миоглобина, — воспроизведенная по данным рентгеноструктурного анализа с разрешением 2 А [50]. Тем не менее по изменениям гидродинамических параметров можно судить о характере морфологических изменений. Ниже мы приведем соответствую- [c.83]

Рис. 3. Схема молекулы миоглобина, составленная из проволочных моделей отдельных аминокислотных остатков.

Л. Брэггу и М. Перутцу в 1954 г. удалось впервые продемонстрировать возможность расчета знаков рефлексов в дифракционной картине гемоглобина, что означало решение одной из самых трудных проблем кристаллографии белков - проблемы фаз. Это было достигнуто методом изоморфного замещения, идея которого была подсказана авторам Дж. Берналом. Путь к получению трехмерных структур криталлизующихся белков на атомном уровне был открыт. В 1960 г. Дж. Кендрью и сотрудники построили атомную модель молекулы миоглобина с разрешением 2,0 А, а в 1968 г. М. Перутц и сотрудники - модель молекулы гемоглобина с разрешением 2,2 А. Так был завершен титанический труд кристаллографов Кавендишевской лаборатории, продолжавшийся более четверти века. [c.72]

Построены модели молекул гемоглоб]ща (М. Ф. Перутц) и миоглобина (Дж. К. Кендрю), дающие представление о положении почти каждого атома, [c.693]

На рис. 8 и 9 показаны модели молекул миоглобина и гемоглобина, построенные Кендрью в 1957—1961 гг., в результате длительного и глубокого изучения структуры этих белков и данных, ранее полученных Пе-рутцем. Доклад Кендрью на V Международном биохимическом конгрессе в 1961 г. вызвал большой интерес, так как в нем были описаны трехмерные структуры белков. Модель миоглобина (атомарная и объемная) изображает третичную структуру, а модель гемоглобина — четвертичную. Молекула гемоглобина состоит из четырех субъединиц, расположенных [c.88]

Такое разрешение включает в пик электронной плотности несколько атомов и отражает кристаллическую структуру только на уровне молекулы. На рис. 32 представлена трехмерная модель молекулы миоглобина внутри молекулы виден изогнутый стержень высокой электронной плотности, представляющий собой полипептидную цепь спиралевидного типа. Стержень изогнут и свернут в компактное тело — глобулу в местах изгибов регулярность спирали нарушена, и полипептидная цепь белка находится в аморфном состоянии. Хорошо видна также геминовая группа с атомом железа. Справа изображена схема этой модели диск изображает геминовую группу. [c.124]

Все белки являются полимерами аминокислот. Общая формула такого полимера показана в нижней части рис. 21-1, а модель отдельной аминокислоты-на рис. 21-12. Ферменты представляют собой один из классов белков, причем, видимо, наиболее важный. Ферменты имеют компактные молекулы с молекулярной массой от 10000 до нескольких миллионов и диаметром от 20 А и выше. Они выполняют роль катализаторов, регули-руюидах биохимические реакции. Другие компактные молекулы белков, например миоглобин и гемоглобин, выполняют роль переносчиков и накопителей молекулярного кислорода (см. рис. 20-25, 20-26). Цитохромы-это белки, способные к окислительно-восстановительным реакциям и играющие роль промежуточных звеньев при извлечении энергии из пищевых продуктов (см. рис. 20-23). Молекулы гамма-глобулинов с молекулярной массой порядка 160000 представляют собой так называемые антитела, защитное действие которых заключается в том, что они присоединяются к вирусам, бактериям и другим чужеродным телам в живом организме и осаждают их из жидких сред. Все перечисленные белки относятся к глобулярным белкам. [c.313]

В полипептидной цепи эта группа, как предполагалось в модели Лаки и Коулсона, отцает четыре электрона для образования общей я-орбитали. Согласно этой модели белок является полупроводником, причем л-электронные орбитали располагаются перпендикулярно оси полипептидной цепи. Позже Эванс и Герей, рассматривая пептидную группу как элементарную ячейку, пришли к выводу о наличии в молекуле белка трех энергетических зон, из которых одна свободна. Более точные расчеты показали, что ширина запрещенной зоны в белках довольно велика и равна 5 эВ. Бриллюэн предложил модель, в которой зоны проводимости белка получаются за счет перекрытия ст-связей. В этой модели ширина запрещенных зон еще больше (8—10 эВ). Проблема полупроводи-мости белковых систем пока ждет решения. Эксперимент показывает, что энергия фотовозбуждения отдельных групп, связанных с белковой цепью, может мигрировать на значительные расстояния и вызывать флуоресценцию других групп. Комплекс миоглобина с оксидом углерода (II) отщепляет СО при действии излучения, которое не поглощается гемином (т. е. группой, непосредственно связанной с СО), но поглощается триптофаном и тирозином — аминокислотами, остатки которых входят в состав белка миоглобина. Здесь энергия мигрирует от белка к геминовой группе. Эти важные свойства белков показывают, что белки в некоторых случаях способны передавать энергию возбуждения, т. е., в общем случае, сигналы . В ходе эволюции функции передачи сигналов в форме серии дискретных импульсов, частота которых зависит от силы раздражения, перешли к более совершенной системе — нейронам нервной сети. [c.348]

В нач. 50-х гг. была выдвинута идея о трех уровнях организации белковых молекул (К. У. Линдерстрём-Ланг, 1952)-первичной, вторичной и третичной структурах. Определены первичные структуры инсулина (Ф. Сенгер, 1953) и рибонуклеазы (К. Анфинсен, С. Мур, К. Хёрс, У. Стайн, 1960). По данным рентгеноструктурного анализа были построены трехмерные модели миоглобина (Дж. Кендрю, 1958) и гемоглобина (М. Перуц, 1958) и, т. обр,, доказано существование в Б, вторичной и третичной структур, в т. ч. а-спирали, предсказанной Л. Полингом и Р, Кори в 1949-51. [c.248]

Основные научные работы относятся к молекулярной биологии. Опираясь на созданный М. Ф. Пе-рутцем метод изоморфного замещения, использовал (1953) рентгеноструктурный анализ для исследования белка миоглобниа. Применив для обработки результатов анализа ЭВМ, расшифровал (1960) пространственное строение молекулы миоглобина и построил ее модель, дающую представление о положении почти каждого ее атома (из 2600). Подтвердил наличие в миоглобине а-спиралей, существование которых предсказал в 1951 Л. К- Полинг. Основатель (1959) и главный редактор журнала Джорнэл молекьюлар байоледжи . [c.231]

На фпг. 37 приведено схематическое изобра кение структуры миоглобина, показывающее ход полипентидной цепи и расположение а-спиральных участков. Видно, что молекула миоглобина содержит восемь спиральных участков, которые перемежаются с участками, имеющими структуру беспорядочно свернутого клубка. Участки со структурой клубка располагаются, как правило, в углах молекулы, т. е. там, где полипептидная цепь, изгибаясь, резко меняет свое направление. В табл. 18 приведены основные параметры а-спиральных участков молекулы миоглобина, по данным Кендрью, в сопоставлении с соответствующими величинами, рассчитанными для а-спирали Полингом и Кори. Такое сопоставление убедительно подтверждает наличие а-спиральных структур в молекуле миоглобина. Полная модель структуры миоглобина представлена на фиг. 38. [c.106]

При интерпретации карт разностной электронной плотности было предположено [142], что положение атома молекулы кислорода, координирующего с атомом железа, соответствует положению, занимаемому кислородом молекулы воды в метмиоглобине. Поскольку, согласно модели Полинга, с точки зрения электронной структуры атом железа должен образовывать резонансную двойную связь с координирующим атомом кислорода, следует ожидать некоторого уменьшения длины связи железо — кислород. Кроме того, в модели Полинга (рис. 17) требуется удлинение связи 0—0 вследствие образования простой связи между атомами координированного кислорода. Разностный синтез Фурье оксимиоглобина относительно метмиоглобина [142] не обладает достаточной точностью для определения столь детальных стереохимических соотношений. Кроме того, хотя образование водородной связи с остатком дистального гистидина может приводить к стабилизации молекулы в данном миоглобине, вообще говоря, она вовсе не обязательна. Как эритрокруорин hironomus [177], так и миоглобин Aplysia [178] не имеют остатка дистального гистидина, соответствующего остатку в миоглобине кашалота или гемоглобинах млекопитающих. [c.73]

Модель миоглобина (атомарная и объемная) представляет третичную структуру, а модель гемоглобина — четвертичную. Молекула гемоглобина состоит из четырех субединиц, расположенных по вершинам почти правильного тетраэдра. Мостики [c.55]

Макромолекулы белков образуют молекулярную решетку, в которой опи уложены рядом друг с другом. На модели (рис. 38) видна упаковка молекул миоглобина в решетке. Кристаллическая решетка моноклинная, и в элементарную ячейку входят 2 макромолекулы. Сама по себе внутримолекулярная структура миоглобина чрезвычайно сложна, но способ упаковки целых макромолекул в решетке прост. Между макромолекулами столь замысловатой формы с необходимостью должны оставаться зазоры, заполняюш иеся при кристаллизации белка водным раствором. Неудивительно, что кристаллизационная вода заполняет в белковых кристаллах часто половину и даже несколько большую часть всего объема. Высушивание белкового кристалла вызывает обычно нарушение регулярности структуры. Напомним, что белковые кристаллы долгое время вообще не считали за кристаллы, так как они не давали рентгеновской дифракции. Бернал и Дороти Ходжкин показали, что ошибка была в высушивании кристаллов если снимать рентгенограмму с белкового кристалла, находящегося в маточном растворе, удается получить поразительные по детальности рентгенограммы, насчитывающие часто более 20000 независимых рефлексов. [c.96]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология