Оксигенация

Рис. 6.20. Схема перемещения Тир HG2 (140) при оксигенации (Перутц)

В свете всех этих данных способность многих организмов к преобразованию энергии, высвобождаемой в ходе реакции оксигенации, в световую энергию уже не кажется столь удивительной. [c.71]

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

С помощью рентгеноструктурного анализа Перутц с сотрудниками обнаружили, что конформации субъединиц дезокси- и оксигемоглобина, хотя и слабо, но вполне достоверно различаются [69, 70]. Более удивительным оказался тот факт, что в процессе оксигенации как а-, так и [c.306]

Известны первичные структуры гемоглобина и миоглобина ряда видов животных, а также многих мутантных гемоглобинов человека (см. 2.5). Расшифровка строения МЬ и НЬ и выявление конформационных изменений, возникающих при их оксигенации, имеют принципиальное значение. Именно для этих белков проблема связи между строением и свойствами изучена сегодня наиболее подробно. [c.424]

Рис. 7.5. Схема перемещения Тир НС 2 (140) при оксигенации.

Ферментативное разрушение гема представляет собой важный метаболический процесс уже хотя бы потому, что при этом освобождается железо, вновь используемое организмом. Некоторые из путей катаболизма гема показаны на рис. 14-14. Считается, что оксигенация (гид-рокснлирование) затрагивает сперва а-метеновый углерод (между кольцами А и В). Гидроксилированный продукт расщепляется с освобождением окиси углерода. Реакции катализируются микросомными гидро-ксилазами [89—90а]. В опытах с использованием Юг было показано, что образующийся дециклизованный тетра-пиррол биливердин содержит [c.129]

Таким образом, при оксигенации гемоглобина происходит ряд последовательных конформационных событий. Триггером этих событий служит перемещение атома Ре в плоскость порфиринового кольца и соответствующая передвижка проксимального Гис кольца на 0,75—0,95 А. Это вызывает изменение третичной структуры, так как атом железа жестко связан с Гис Р8 и кольцо контактирует с 60 атомами глобина. Спираль Р перемещается к центру молекулы и выталкивает Тир НС 2(140) из [c.428]

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]

Рис. 7.6. Схема оксигенации гемоглобина по Перутцу.

Рис, 7.7. Схема конформационных изменений в Рз-цепи гемоглобина при оксигенации. [c.431]

Последний сомножитель в правой части (7,28) дает наклон кривой титрования гемоглобина при степени оксигенации У. Последние два уравнения совпадают с (7,24) и (7,25), если YA не меняется при изменении У, т. е. если доля связанного аниона не зависит от степени оксигенации. Опыт показывает, что действительно нет расхождения между эффектом Бора, измеренным как изменение сродства к О2 при изменении pH, с одной стороны, и освобождением протонов при оксигенации, с другой. Опыт дает [c.437]

И, следовательно, может обладать особенностями. Кооперативность исчезает при кз = 0. В этом случае v не зависит от ks. При кь = О кооперативность также отсутствует и скорость реакции не зависит от кз. Она, естественно, обращается в нуль и при /с2 = О и при /с4 — 0. S-образная кривая скорости может возникать при этом механизме независимо от наличия четвертичной структуры. Тем не менее значительные изменения четвертичной структуры при оксигенации гемоглобина (см. стр. 430) указывают на непосредственную ее роль в кооперативном поведении белка. [c.461]

ЭПР рассмотрено в [250—252]. Изучение зависимости Ж от t позволяет исследовать конформацнонные изменения в макромолекулах. Подробно изучался НЬ в растворе [253, 254]. Установлено, что метка чувствует две конформации белка при его оксигена-ции. Варьируя метки, удалось показать наличие локальной области в молекуле НЬ, имеющей структуру, которая зависит от состояния оксигенации более чем одного гема. Следовательно, обнаружены взаимодействия субъединиц НЬ (см. 7.1). [c.345]

Способность гемоглобина связывать кислород зависит от ряда факторов. Было обнаружено, в частности, что на связывание гемоглобином кислорода большое влияние оказывает pH среды и содержание СО . В тканях, где значение pH несколько меньшее по сравнению с легкими, а концентрация Oj достаточно высока, сродство гемоглобина к кислороду снижается, кислород отделяется, а Oj и протон водорода присоединяются к гемоглобину. Напротив, в альвеолах легких при освобождении Oj происходит повышение pH и сродство гемоглобина к кислороду увеличивается (рис. 3.18). Этот феномен называется эффектом Бора в честь ученого, впервые открывшего это явление. В реализации данного эффекта кроме гемоглобина и кислорода участвуют СО2 и протон водорода. Дезоксигемоглобин представляет собой прото-нированную форму пигмента. Реакцию оксигенации можно записать следующим образом [c.51]

Одна группа монооксигеназ, для которых точно известно, что ион металла не нужен, требует присутствия в качестве кофактора флавина. Отсутствие потребности в ионах металла означает также, что некоторые стадии реакции с кислородом могут протекать по свободнорадикальному механизму. Однако, поскольку радикалы субстрата очень неустойчивы, то кажется более вероятным, что кислород реагирует с восстановленной формой флавина с образованием промежуточного соединения, которое затем реагирует с субстратом по ионному механизму. В этом случае спины свободных электронов кислорода сохраняются. Цикл оксигенации для флавинмонооксигеназ приведен на рис. 7.6. [c.418]

Такая ферментативная оксигенация, происходящая в результате атаки молекулы О2 карбанионом с последующим декарбоксилированием, происходит без помощи сопряженного кофактора. Тем самым ферменты, обеспечивающие этот процесс, отличаются по механизму действия от бактериальной люциферазы, флавинзависимой монооксигеназы [299]. В бактериальной системе 4а-флавин-гидропероксид участвует в хемилюминесцентной реакции в присутствии альдегида. [c.427]

П.- основа нек-рых прир. красителей, модельные соед. для изучения процесса оксигенации при фотосинтезе, лек. препараты в терапии рака (напр., димер гематопорфнрииа - фото-фрнн) металлокомплексы П.-катализаторы окисления и эпоксидирования углеводородов. [c.79]

Остаток тирозина НС-2, расположенный на втором месте со стороны С-конца, является одним из немногочисленных инвариантных остатков в молекуле гемоглобина. Положение его сохранилось в процессе эволюции в гемоглобинах и миоглобинах всех изученных видов. В де-зоксигемоглобине тирозин НС-2 лежит как бы в кармане , образуемом Н- и F-спиралями, и связан водородной связью с карбонильной группой полипептидной цепи у остатка FG-5 (рис. 4-17 и 4-19). Перутц и его сотрудники обнаружили, что при оксигенации этот тирозин выходит из кармана, солевые мостики на концах молекул разрываются и субъединицы смещаются, образуя новую систему связей, характерную для оксигемоглобина. Оксигенация двух гемов (Перутц считает, что ими являются гемы а-цепей) приводит к кооперативному конформационному изменению всех четырех субъединиц [71, 72]. [c.307]

РИС 4 19 А Структурные изменен1гя происходящие в гемоглобине при оксигенации [71, 72] Поворот в области контаата 01 2 приводит к более тотной подгоике СО области субъединицы и РС области Р2 субъединицы н быстрой перестройке всей системы водородных связей (Перутц) [c.308]

Разрушение солевых мостиков на концах молекулы гемоглобина при оксигенации приводит к другому интересному эффекту. Значения рК N-кoнцeвыx валинов а-субъединиц и гистидинов НС-3 3 субъединиц в дезокси-форме гемоглобина аномально высоки, поскольку остатки этих аминокислот участвуют в образовании солевых мостиков. В окси-форме эти группы не принимают участия в образовании мостиков и их рКа ниже. Если гемоглобин находится в среде с постоянным значением pH, равным 7, то при оксигенации происходит высвобождение протонов. Это явление, получившее название эффект Бора, имеет важное значение, поскольку подкисление раствора гемоглобина способствует стабилизации дезокси-формы. В капиллярах, где парциальное давление кислорода невелико и может накапливаться двуокись углерода и молочная кислота, понижение pH приводит к тому, что оксигемоглобин отдает свой кислород более эффективно. [c.312]

Другой пример аллостерического действия в случае гемоглобина был уже рассмотрен в предыдущем разделе. Эффект Бора можно считать результатом действия протонов, играющих в данном случае роль аллостерических эффекторов, присоединяющихся к амино- и имидазоль-ным группам, которые участвуют в образовании солевых мостиков. Физиологическим эффектором является также двуокись углерода, обратимо связывающаяся с концевыми МНг-группами а- и р-субъединиц с образованием карбамино(карбамат, —NH—G00 )-групп [77, 78]. Сильнее сродство к СОг выражено у дезокси-формы гемоглобина. Вследствие этого отдача кислорода оксигемоглобином облегчается в тканях, богатых СОг. Гемоглобин переносит значительную часть СОг к легким, где его оксигенация облегчает отщепление СОг от карбами-но-групп. [c.313]

Может возникнуть вопрос, каким образом открытие и закрытие канала синхронизируется с изменениями числа и специфичности участков связывания ионов. Напомним, однако, о тех структурных изменениях, которые происходят при оксигенации гемоглобина (рис. 4-19). Хотя поворот субъединиц друг относительно друга вызывает лишь незначительные изменения в геометрическом расположении групп, выступающих в центральный канал, это обусловливает весьма существенные изменения в связычании 2,3-дифосфоглицерата. Аналогичным образом в нашем случае благодаря незначительным перемещениям могут стать недоступными участки связывания ионов Ма+ и сформироваться новые участки связывания для более крупных ионов К+ при этом могут использоваться те же самые группы, способные к образованию хелатных комплексов, что и в случае с На+. [c.365]

При этом железо(П) из высокоспинового состояния ( = 2) переходит в низкоспиновое ( = 0) с октаэдрическим координационным узлом FeN4(NIm)(02). Железо(11) втягивается в центр полости N4, т.е. комплекс вновь становится плоским, как в Ре(П)ПП. Нигде экстракоординация на металлопорфиринах не проявляется так отчетливо, как при оксигенации гемоглобина. В отсутствие имидазола (или другого азотистого основания) атом Ре(П) гема с О2 не взаимодействует. Собственная л-донорная способность железопротопорфирина оказывается недостаточной для образования ОгРеПП. Благоприятные условия для [c.287]

Структура НЬ стабилизована ДФГ, образующим дополнитель-. пые солевые мостики между -субглобулами. При оксигенации ДФГ удаляется из молекулы. [c.211]

По мысли Перутца каждая из субъединиц может быть в со--стоянии дезокси- и оксм-конформации. Присоединение Оа переводит субъединицу в овсм-конформацию, но четвертичная структура остается как целое дезокси, пока не присоединены две молекулы О2. Оксигенация предположительно начинается с а-суб-глобул, так как в них имеется достаточно места для внедрения лиганда. Схема процесса, изображенная на рис. 6.21, такова [c.211]

Рис. 6.21. Схема оксигенации гемоглобина по Перутцу 1 — НЬ с интактными солевыми мостиками и с молекулой ДФГ, зажатой между двумя -цепями 2—НЬОг 3—НЬО,. На стадиях 1 — 2 и 2 — 3 оксигенируются а-цепи 4 — ИЬО, с измененной конформацией на стадиях 3—4 происходит конфор-ыационное превращение 5 НЬОв 6 — НЬО

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]

Какова же последовательность событий во всей четырехцепочечной молекуле НЬ Перутц выдвигает хорошо аргументированную гипотезу, согласно которой присоединение Ог к каждой из субъединиц переводит ее в окси-конформацию, но четвертичная структура остается дезокси-структурой пока не присоединены две молекулы Oj. Иными словами, каждая субъединица может принимать одну из двух альтернативных конформаций, а четвертичная структура может быть ошибочной . Оксигенация-предположительно начинается с ос-цепей, так как в них, в отличие от р-цепей, имеется достаточно места для внедрения лиганда. Общая схема процесса такова (О — оксиформа, D—дез-оксиформа) [c.429]

Очевидно, что именно изучение релаксационного спектра дает наиболее непосредственные сведения об ЭКВ, позволяя раздельно изучать быстрые и медленные движения в ФСК. Выло бы особенно интересно исследовать оксигенацию гемоглобина с целью прямой проверки динамической модели, предложенной Перутцом (см. стр. 430). Можно думать, что широкое развитие релаксационных исследований — дело ближайшего будущего. Эффективные методы быстрых возмущений системы и скО рост-ной регистрации релаксационных процессов успешно применяются [123—127, 129, 130, 129, 130], однако нет сомнений в том, что здесь имеется много неиспользованных возможностей. [c.479]

ГЕМОГЛОБИН, хромопротеид, содержащий в кач-ве простетич. группы гем. Белковая часть молекулы (глобин) эритроцитарного Г. (мол. м. ок. 66 ООО) состоит из двух пар нековалентно связанных субъединиц а и Р, содержащих соотв. 141 и 146 аминокислотных остатка. Каждая из субъединиц содержит 1 гем. В капиллярах легких Г, присоединяет Оз (оксигенацяя) и превращ. в оксигемоглобин, к-рый диссоциирует на Оз и Г. в капиллярах тканей. Там СО2, накапливающийся в результате обмена в-в, образует с Г. карбгемоглобин, к-рый в легких диссоциирует на Г. и СО2. Присоед. О2 и СО2 к Г. обратимо смещение равновесия зависит от парциального давл. О2 и СО2. [c.125]

Из белков крови наибольшее буферное действие принадлежит гемоглобину. Его особое значение в буферном действии объясняется влиянием оксигенации на его способность связывать или освобождать ионы водорода. Восстановленный гемоглобин является более слабой кислотой или соответственно более сильным сопряженным основанием, чем оксигемоглобин (константа кислотной диссоциации гемоглобина равна 6,6- 10 9, а оксигемогло-бина 2,4-10 ). Проходя через ткани, кровь отдает кислород и поглощает СОг при этом НЬОг превращается в НЬ. Насыщение крови СОг должно было бы повысить ее кислотность, однако этого не происходит, так как появившиеся ионы водорода полностью связываются сильным основанием — анионом восстановленного гемоглобина. [c.35]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология