Миоглобин структура

Гемоглобин и миоглобин структура и свойства [c.167]

Для того чтобы более четко установить, какую роль играют различные взаимодействия в определении пространственной конформации белков, рассмотрим кристаллическую структуру лизоцима и миоглобина. Структура лизоцима схематически изображена на рис. 1.12, 2.31, 2.32 и 2.33, миоглобина — на рис. 1.4И- Эти белки имеют ряд общих черт, весьма важных для формирования наблюдаемых структур. Например, аминокислотные остатки стремятся находиться в разрешенных конформациях (см. рис. 5.12И для лизоцима) полярные группы обычно располагаются на поверхности, а гидрофобные группируются во внутренней области молекулы, недоступной для растворителя. [c.275]

Рис. 21-17. а-Спираль, тип свертывания белковой цепи, обнаруживаемый как в фибриллярных, так и в глобулярных белках. -Спираль была предсказана Л. Полингом и Р. Кори на основе экспериментов по модельному построению белков с учетом длин связей и валентных углов, полученных в результате рентгеноструктурных исследований отдельных аминокислот и полимеров из двух-трех аминокислот. Впоследствии эта структура была обнаружена в белках волос и шерсти, в кератине кожи и в таких глобулярных белках, как миоглобин и гемоглобин. [c.316]

В белке волос и шерсти, а также других кератинах а-спирали многократно скручены друг с другом в многожильные тяжи, которые образуют видимые глазом нити. Цепи белков шелка вытянуты во всю длину (а не свернуты в спираль) и соединены с параллельными цепями водородными связями в листы, показанные на рис. 21-2,а. В глобулярных белках цепи не являются полностью вытянутыми или полностью свернутыми в а-спираль чтобы молекула имела компактную структуру, она должна быть надлежащим образом деформирована. В молекуле миоглобина (см. рис. 20-25) 153 аминокислоты белковой цепи свернуты в восемь витков а-спирали (обозначенные на рисунке буквами А-Н), которые в свою очередь свернуты так, что в результате получается компактная молекула. Витки Е и Р образуют карман, в котором помещается группа гема, и молекула кислорода может связываться с атомом железа этого гема. Подобным же образом построена молекула гемоглобина, которая состоит из четырех миоглобиновых единиц (см. рис. 20-26). Небольшой белок цитохром с (см. рис. 20-23) имеет меньше места для витков а-спирали. 103 аминокислоты этого белка свернуты вокруг его группы гема подобно кокону, оставляя к ней доступ только в одном месте. У более крупных ферментов, например трипсина (223 аминокислоты) и карбоксипептидазы (307 аминокислот) в центре молекулы имеются области, где белковая цепь делает ряд зигзагов, образуя несколько параллельных нитей, скрепленных водородными связями подобно тому, как это имеет место в молекуле шелка. [c.317]

Молекулярное строение белков удалось выяснить только недавно. Первый рентгеноструктурный анализ белка, миоглобина, был завершен в 1959 г., а структура первого фермента, лизоцима, была установлена в 1964 г. Исследования крупных ферментов, переносчиков электронов и антител, быстро прогрессируют. В настоящее время известна подробная картина молекулярного строения более 90 белков. В этой области биохимия незаметно переходит в родственную науку, молекулярную биологию. [c.318]

При расшифровке третичной структуры белков решающую роль сыграл рентгенографический метод, который в 1957 г. позволил английскому исследователю Кендрью впервые определить третичную структуру миоглобина. В дальнейшем рентгеноструктурный анализ позволил установить пространственное строение многих других белков и связать его с их биологической функцией. Так, молекула лизоцима — фермента, расщепляющего полисахариды — имеет трехмерную структуру, показанную на рис. 67. Стрелкой показана впадина, представляющая собой активный центр фермента сюда подходит молекула полисахарида, подвергающегося расщеплению. [c.642]

Вторичные структуры миоглобина и гемоглобина представлены главным образом а-спиралями. Восемь отрезков полипептидной цепи являются относительно прямолинейными ю-спиралями эти отрезки содержат 80% аминокислотных остатков всей цепи, остальные 20% остатков приходятся на места сгибов, соединяющие между собой ja-спираль-ные отрезки. При укладывании цепи (третичная структура) образуется полость, в которой расположена гем-группа. [c.439]

Гемоглобин и миоглобин —комплексы железопорфиринов с белками, выполняющие функцию фиксации и транспорта молекулярного кислорода в организмах животных. Цитохромы, имеющие аналогичную принципиальную структуру, выполняющие роль переносчика электрона в схемах фотосинтеза, дыхания, окислительного фосфорилирования и др. окислительно-восстановительных реакциях, найдены у всех животных, растений и микроорганизмов. Хлорофиллы — главные участники процессов фотосинтеза — содержатся в высших растениях, водорослях и фотосинтезирующих бактериях. [c.265]

Рис. 14. Третичная структура миоглобина

Наибольший успех был достигнут в изучении структуры гемоглобина и миоглобина сердца лошади. [c.544]

Для миоглобина удалось найти фазы некоторой части рентгеновских отражений и, соответственно, найти распределение электронной плотности в молекуле. Полученные картинки оказались, как и следовало ожидать, не очень четкими, на них не были видны отдельные атомы. Однако третичная структура проявилась на них весьма рельефно, так как общие контуры цепей были видны отчетливо. [c.545]

Это позволило установить третичную структуру миоглобина (см. рис. 14), что явилось большим достижением в области изучения структуры белка. [c.545]

На рис. 14 изображена третичная структура миоглобина. На рисунке видны изогнутые жгуты, которые соответствуют сгусткам электронной плотности. Это хребты пептидных цепей. Жгуты нигде не соприкасаются друг с другом, в промежутках между ними располагаются атомы боковых групп, упаковка которых менее компактна и, соответственно. [c.545]

Однако существенно удалось продвинуться в изучении структуры миоглобина и гемоглобина, химическое строение которых сравнительно мало изучено. [c.546]

Миоглобин является в каком-то смысле исключительным белком, поскольку у большинства других глобулярных белков содержание а-спи-ральных участков оказывается сравнительно невысоким. Например, составленная из 129 остатков цепь лизоцима (рис. 2-9), одного из самых небольших ферментов (мол. вес 14 600), содержит лишь несколько коротких спиралей. Цепь лизоцима уложена по большей части сложным и нерегулярным образом. Обратите внимание на область, содержащую антипараллельный складчатый р-слой. Он начинается с участка между остатками 42 и 45, далее цепь поворачивает назад, формируя петлю наподобие шпильки, и между остатками 51—54 и 42—45 образуются водородные связи. Складчатая структура просматривается и в некоторых других частях цепи. [c.96]

Определена также структура солюбилизированного цитохрома Ьв из микросом печени. Хотя точная функция его неизвестна, можно думать, что он играет роль, подобную роли цитохрома с, взаимодействуя с ферментативной системой эндоплазматического ретикулума, катализирующей образование ненасыщенных жирных кислот. Белок содержит 93 аминокислотных остатка, а еще 44 (преимущественно гидрофобных) отщепляются с Ы-конца в процессе солюбилизации белка. Вероятно эта Ы-концевая часть служит гидрофобным якорем, погружаемым в мембрану эндоплазматического ретикулума. Гем в цитохроме Ьв не связан ковалентно с белком, но прочно удерживается между двумя боковыми цепями гистидинов. По способу свертывания цепи этот белок совершенно не похож ни на цитохром с, ни на миоглобин. И в этом случае не видно путей переноса электрона от атома железа на поверхность молекулы [23]. [c.375]

Pu . 3-3S. Первичная структура миоглобина кашалота [232]. [c.412]

Рис. 3-36. Схема структуры миоглобина кашалота с выделением спиральных областей [233].

В первичной структуре а-, /3- и 7-цепей находят многочисленные гомологичны области. /3-, 7-, а также 6 -цепь построены каждая из 146 аминокислотных остатков а-цепь на 5 остатков короче. Для анализа степени гомологичности различных полипептидных цепей необходимо рассматривать более короткие последовательности. Различие между а- и /3-цепями гемоглобина незначительно, в то время как между этими цепями и цепью миоглобина оно намного существеннее (рис. 3-40). [c.416]

Рис. 3-40. Сопоставление гомологичных участков первичных структур а-, 0-, и 7-цепей гемоглобина и миоглобина человека [236].

Для белков главными стандартами являются три формы по-ли-L -лизина а-спираль, р-форма и беспорядочный клубок, спектры ДОВ и КД которых показаны на рис. 16-10, Л. Если допустить, что не существует других конформаций и что боковые цепи аминокислот не оказывают влияния на спектры, тогда путем простого графического сложения можно рассчитать ожидаемую кривую для белка, содержащего смесь этих трех конформаций. Пример показан на рис. 16-10, , где изображены наблюдаемая и рассчитанная кривая КД миоглобина (структура которого точно известна из данных рентгеноструктурного анализа). Как можно видеть, анализ является достаточно хорошим, хотя и нет полного совпадения. Такое графическое сложение просто выполнить для расчета кривой белка с известной струк-турой. Однако более интересная проблема — определение вклада трех форм в случае белка с неизвестной структурой — является серьезной задачей, которая решается путем подбора кривых с помощью ЭВМ. Для этого осуществляют неггрерывную подгонку, изменяя долю каждой кривой, и проводят суммирование, пока не будет получена наблюдаемая кривая. [c.467]

Гемоглобин представляет собой образование из четырех миоглобино-подобных молекул (рис. 20-26). Структуры молекул миоглобина и гемоглобина удалось установить лишь в последнее десятилетие методом дифракции рентгеновских лучей. Было показано, что четыре компонента- [c.261]

В обоих белках (гемоглобине и миоглобине) гем прочно связан с белковой частью (глобином) с помощью 80 гидрофобных взаимодействий и одной координационной связью между имидазольным кольцом так называемого проксимального гистидина и атомом железа. Несмотря на многочисленные различия в их аминокислотных последовательностях, миоглобин и гемоглобино-вые субъединицы имеют сходную третичную структуру, включающую восемь спиральных участков. Гем вклинивается в щель между двумя спиральными участками кислород связывается по одну сторону порфирина, в то время как гистидиновый остаток координируется по другую. По-видимому, уникальное свойство гемоглобина связывать кислород зависит от структурных особенностей всей молекулы гемоглобина или миоглобина. [c.360]

Иапример, фетичная структура молекулы гемоглобина (миоглобина), включающая гем с атомом железа, представляет собой ша[ ообразный клубок (глобулу). Часть пептидной цепи, которая не образует спирали, содержит аминокислоты с отрицательным зарядом. [c.271]

Для проявления биологической активности некоторые белки до-лжньг сначала образовать макрокомплекс, состоящий из нескольких третичных структур белковых субъединиц, которые связаны вторичными валентными силами (ионное притяжение, водородные связи). Подобные способы пространственной организации нескольких полипептид-ных субъединиц - это четвертичная структура белка, которая определяет степень ассоциации третичных структур в биологически активном материале. Например, белком с четвертичной структурой является гемоглобин, который состоит из четырех субъединвд (клубков) миоглобина - двух молекул а-гемоглобина, каждая из которых содержит гем. [c.272]

К составным белкам, а конкретно к металлопротеидам, относятся близкие по своей структуре миоглобин и гемоглобин. Эти глобулярные белки содержат небелковую компоненту, пигмент крови —гел1 (разд. 7.9.2.4), и поэтому называются также гемопротеидами. Имеющиеся в теме двухвалентное железо способно связывать молекулярный кислород или диоксид углерода, поэтому оба белка осуществляют перенос этих газов в крови (гемоглобин) и мышцах (миоглобин). Степень окисления железа при таком переносе не изменяется, и оно остается двухвалентным. Структура миоглобина более простая, чем структура гемоглобина. Оба этих белка имеют красную окраску (присутствующий в мышцах миоглобин обусловливает их красную окраску, подобно тому как гемоглобин в красных кровяных тельцах обусловливает красный цвет крови). В растительном мире (Rhizobium) известен гемопротеид — леггемоглобин, который по своей структуре близок к миоглобину. [c.195]

Предположение о том, что 70% цепи находится в спиральной конформации, подтверждается результатами, полученными методом дейтерообмена. Скоулоди (1959) 01бнаружила при раосмотрбн и двухмерной проекции Фурье единичной ячейки миоглобина тюленя, что, несмотря на совершенно различный аминокислотный состав, миоглобины тюленя и кашалота им еюг чрезвычайную сходную третичную структуру. Перутц (1960) на основании трехмерного анализа гемоглобина пришел к заключению, что каждая из четырех субъединиц этой молекулы структурно сходна с миоглобином. При анализе миоглобина с разрешением в 2 А (этого еще недостаточно для атомного разрешения) группа Кендрью (1961) получила возможность сделать некоторые выводы о последовательности части аминокислот в миоглобине. [c.711]

Аналогичные расчеты проводились для цитохрома С (4 а-спирали) и миоглобина (6 а-спиралей). В этих случаях также выявлялось небольшое количество низкоэнергетичных конформаций, среди которых были структуры с RMS, сушественно отклоняпцимися от среднего. Однако эти расчеты для 90 тыс. просмотренных структур оказались недостаточными для выявления околонативных структур. По-видимому, с увеличением количества спиралей резко возрастает число испытаний, требуемых для полного просмотра конформационного пространства и выявления всех низкоэнергетичных конформаций. [c.149]

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]

А (Б. Меррифилд, 1969). Дальнейшее развитие получили аналит. методы стал широко использоваться автоматич. аминокислотный анализатор, созданный С. Муром и У. Стайном в 1958, существенно модифицированы хроматографич. методы, до высокой степени совершенства доведен рентгеноструктурный анализ, сконструирован автоматич. прибор для определения последовательности аминокислотных остатков в Б.-секвенатор (П. Эдман, Г. Бэгг, 1967) Благодаря созданию прочной методнч. базы стало возможным проводить широкие исследования аминокислотной последовательности Б. В эти годы была определена структура неск. сотен сравнительно небольших Б. (до 300 аминокислотных остатков в одной цепиХ полученных из самых разл. источников как животного, так и растит., бактериального, вирусного и др. происхождения. Среди них — протеолитич. ферменты (трипсин, химотрипсин, субтилн-зин, карбоксипептидазы), миоглобины, гемоглобины, цитохромы, лизоцимы, иммуноглобулины, гистоны, нейротоксины, Б. оболочек вирусов, белково-пептидные гормоны и др. В результате были созданы предпосылки для решения актуальных проблем энзимологии, иммунологии, эндокринологии и др. областей физ.-хим. биологии. [c.248]

Субъединицы аир прочно удерживаются в составе тетрамера Г. множественными ван-дер-ваальсовыми взаимод. и водородными связями дезоксигенированная форма НЬА стабилизирована кроме того неск. ионными связями внутри и между субъединицами. Тетрамер Г.-кооперативная структура, в к-рой существует взаимод. пространственно разобщенных между собой групп (т. наз. гем-гем взаимодействие). Это проявляется в облегчении присоединения к тетрамеру последующих молекул О2 по мере протекания оксигенирования, что значительно увеличивает эффективность переноса О2 при физиол. условиях по сравнению с мономерными Г. и миоглобинам (белок, депонирующий [c.516]

Под названием гемоглобин объединяют многие виды белка, осуществляющего перенос кислорода. Гемоглобин имеет молекулярный вес порядка 64000, каждая его молекула содержит четыре группы гема, четыре атома железа и при насыщении связывает четыре молекулы кислорода. Миоглобин — это белок, который служит как депо кислорода. Он выделен из мышц. Его молекулярный вес равен 16000, каждая молекула содержит одну группу гема, один атом железа и при насыщении связывает одну молекулу кислорода. Миоглобин был первым белком, для которого была установлена детальная молекулярная структура (методом дифракции рентгеновских лучей, Кендрю, 1959 г.). Молекулярная структура гемоглобина также найдена с помощью этого метода. В действительности гемоглобин представляет собой тетрамер, все четыре составляющие которого имеют молекулярный вес порядка 16000 каждая и очень сходны с миоглобином как по аминокислотному составу, так и по пространственной конформации. [c.231]

Успешно исследуется структура значительно более сложного соеди нения, чем гемоглойин и миоглобин. Речь идет о вирусе табачной мозаики, для которого, удалось определить пространственное расположение белковых субъединиц и рибуноклеиновой кислогы. [c.546]

Большинство белков н<ивой клетки характеризуется значительно более сложным способом свертывания цепи по сравнению с фибриллярными белками . Первым белком, для которого методом рентгеноструктурного анализа была установлена полная трехмерная структура, стал миоглобин — небольшой (мол. вес 17 500) кислород-связывающий белок, присутствующий в мышцах. 153 аминокислотных остатка миоглобина распределено в основном по 8 а-спиральным участкам различной длины, содернощим от 7 до 26 остатков. Спиральные участки, имеющие вид прямолинейных стерн<ней, расположены в пространстве весьма нерегулярным образом, как это показано на рис. 2-8. Рисунок не дает полного представления о строении белка, поскольку пространство мен<- [c.94]

По мере расшифровки структуры различных белков (особенно в последние годы) становилось все более очевидным, что глобулярные белки, как и миоглобин, сохраняют свою структуру преимущественно благодаря взаимодействию между гидрофобными остатками. Внутри молекулы белка боковые группы уложены исключительно компактно. Если где-нибудь в структуре остается свободное пространство, оно обычно заполняется водой [24, 25]. Например, плотность упаковки (отношение объема, ограниченного вандерваальсовой оболочкой, к полному объему) молекул лизоцима и рибонуклеазы составляет 0,75 для сравнения укажем, что для плотно упакованных сфер теоретическое значение плотности упаковки равно 0,74. Полярные группы обычно находятся на поверхности, но иногда бывают утоплены внутрь, образуя водородные связи с другими группами внутри молекулы белка. На отдельных участках поверхности встречаются и неполярные боковые цепи, которые в ряде случаев сгруппированы в гидрофобные кластеры. Последние могут обусловливать взаимодействие с другими белками или с липидными участками мембран. [c.96]

Многие ферменты, чехлы вирусов и более сложные молекулярные структуры построены из протомерав двух или большего числа типов. Наиболее детально изучен гемоглобин — тетрамерный белок (02 2), построенный из двух хотя и похожих, но не идентичных субъединиц, аир (обе имеют мол. вес, равный 16100). Аминокислотные последовательности субъединиц весьма сильно различаются, и тем не менее укладка полипептидных цепей в обеих субъединицах гемоглобина почти одинакова (и весьма сходна с укладкой полипептидной цепи в мономерном миоглобине) [56]. Если бы не эти различия, молекула гемоглобина была бы высокосимметричной с указанным на рис. 4-9, В типом взаимодействий и тремя осями симметрии 2-го порядка. Принято говорить, что молекула гемоглобина имеет одну истинную ось симметрии 2-го порядка и две оси псевдо-2-го порядка. В ней имеется два набора чисто изологических взаимодействий (между двумя а-субъеди-ницами и двумя р-субъединицами) и две пары несимметричных взаимодействий (между а- и р-субъединицами). На прекрасных рисунках Дикерсона и Гейса [57] ясно видна почти симметричная ориентация различных участков полипептидной цепи. [c.296]

Есть указания на принцига1альную возможность анализа структуры кристалла белка с помощью электронного иэлучения, а также посредством метода нейтронного рассеяния [162]. В будущем, вероятно, приобретут значение математические методы, которые позволят осуществлять на ЭВМ расчет третичной структуры на основе данных о первичной структуре [163]. Первые попытки, в основном в применении к спиральным белкам (миоглобин), привели к интересным результатам [164]. Хеглер и Хониг [165] рассчитали на примере полипептидной цепи, составленной из глицина и аланина, условия, необходимые для образования компактной глобулярной структуры белка. [c.384]

Стремясь облегчить интерпретацию, пробуют установить связь между эффектом Коттона и данными рентгеноструктурного анализа. Этим методом было, например, показано высокое содержание а-спиралей в миоглобине и немного меньшее (с учэ> т-ками /3-структуры) в лизоциме, карооксипептидазе А и папаине, в то время как в ри-бонуклеазе и химотрипсине а-спиральность оказалась очень низкой. Хорошая корреляция рентгеноструктурных данных и результатов ДОВ и КД была получена на мн-оглобине и лнзоциме, т. е. на белках с высокой спиральностью, но не удалась на химотрипсине. [c.385]

Миоглобин — первый глобулярный белок, пространственная структура которого установлена рентгенографически [231]. Поскольку к моменту начала исследований первичная структура миоглобина была еще не известна, установление первичной и третичной структур должно было проходить параллельно. По Эдмундсону [232], миоглобин состоит из одной полипептидной цепи, включающей 153 аминокислотных остатка, и одной железопорфири-новой группы (гем) на молекулу. Миоглобин относится к гемопротеинам, могущим обратимо связывать кислород в клетках скелетной мышцы он [c.412]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология