ЯМР исследование гемоглобина

Для выявления деталей механизма регулирования гемоглобином и миоглобином своего сродства к кислороду были предприняты модельные исследования [237], при этом поставленные задачи формулировались следующим образом 1) Как предотвратить окисление до Ре(П1) во время физических исследований гемоглобина, например при рентгеноструктурном анализе 2) Какова детальная молекулярная геометрия гема и комплексов гем — СО и гем — Ог 3) Каким образом сродство к кислороду и скорость окисления контролируются в гемопротеине [c.361]

Материал исследования гемоглобин, 1%-ный раствор. [c.38]

М. Ф. Перутц положил начало исследованиям гемоглобина. [c.680]

Мы предпочитаем рассмотреть каждую из этих задач весьма детально вместо того, чтобы описывать многочисленные примеры, составляющие это обширное поле исследований. Гемоглобины и миоглобины дают идеальный пример для изучения способов регуляции белком обратимой координации лиганда (а именно кислорода) в отсутствие осложняющих факторов, создаваемых суммарным каталитическим процессом (гл. 7), поскольку они не являются [c.135]

Метод изоморфного замещения. Впервые метод изоморфного замещения — еще более эффективный, чем метод тяжелого атома, — был применен Перутцем в 1954 г. при исследовании гемоглобина. В течение четырех последующих лет с помощью этого метода удалось установить контуры полипептидной цепи в мио-глобине, а еще через 6 лет были описаны многие детали строения этой молекулы, в частности установлена последовательность аминокислот на больших участках полипептидной цепи. Эти результаты рассмотрены в конце настоящей главы. [c.260]

Автор — крупный ученый, широко известный своими работами в области молекулярной биологии (в частности, исследованиями гемоглобина), — в предельно доступной и сжатой форме излагает основные представления о структуре и синтезе важнейших биологических полимеров — нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов. Высокий научный уровень, мастерское изложение материала, прекрасные схемы и иллюстрации, литература, доведенная до 1964 г., — все эти достоинства в сочетании с небольшим объемом делают книгу очень ценной в качестве не только учебного пособия, но и краткой сводки новейших представлений в области биосинтеза белка. [c.431]

Аналогичный метод был использован для того же гемоглобина лошади, когда были получены два производных с серебром и ртутью. Прн исследовании гемоглобина быка для получения производных с металлом были использованы иодид ртути и хлорид золота. [c.218]

Выше уже указывалось, что гемоглобины различных животных обладают видовой специфичностью. Трудно, однако, утверждать, что они представляют собой однородные соединения. Так, например, электрофоретические и спектрометрические исследования гемоглобинов быка и лошади показали, что эти гемоглобины состоят из нескольких различных соединений. [c.254]

Природа лиганда в шестом положении порфиринового кольца оказывает существенное влияние на параметры мессбауэровского спектра. Так, если через кровь пропускать газообразный азот или углекислоту, то получают спектр, показанный на рис. 10.3 [36]. Чистый оксигемоглобин также имеет дублетный спектр, но с несколько меньшей величиной квадрупольного расщепления (рис. 10.3, б). Мессбауэровский спектр венозной крови представляет собой наложение этих двух спектров с соотношением интенсивностей 6 1. Присоединение окиси углерода к гемоглобину приводит к сильному изменению мессбауэровского спектра, проявляющемуся в том, что квадрупольное расщепление исчезает. Это отражает образование прочной связи группы гема с окисью углерода, приводящей к сферической симметрии электронного облака. Правда, более тщательное исследование гемоглобина при температуре 5° К [30] позволило обнаружить небольшое квадрупольное расщепление в его соединении с окисью углерода. [c.422]

Данные рентгенографического исследования гемоглобина и миоглобина [78, 79] указывают на замечательное сходство структур этих двух белков. Но так как аналитические данные [80, 81] свидетельствуют о том, что эти белки в химическом отношении различны, то ясно, что рентгенографический анализ пока еще не отражает тонкой структуры белков. [c.233]

Перечисленные преимущества клеток крови как объекта исследований широко использовались, например, при изучении глюкозо-6-фосфат—дегидрогеназы и особенно в исследованиях гемоглобина. В результате этих работ сложились основополагающие представления о взаимоотношениях генов и белков, которые они кодируют (разд. 4.3), а также о естественном отборе в человеческих популяциях (разд. 6.2.1.6). [c.17]

И успех не заставил себя ждать. Классическим примером уже стали исследования гемоглобина. Структура гемоглобина, как оказалось, тесно связана, можно даже сказать — порождена его функцией связывать кислород и в составе эритроцитов крови переносить его из легких в различные ткани организма. Как же реализуется в гемоглобине эта связь структуры и функции [c.155]

Благодаря исключительно важной биологической роли и легкой доступности гемоглобинов их изучение электрофоретическими методами началось уже очень давно. Эти исследования привели ко многи.м фундаментальным открытиям в области молекулярной и медицинской генетики. Поскольку целый ряд тяжелых заболеваний человека обусловлен точковыми мутациями в генах, кодирующих цепи гемоглобина, электрофоретические исследования гемоглобинов имеют важное значение не только для решения фундаментальных проблем, но и при клинических анализах. У животных тоже обнаружена множественность электрофоретических форм гемоглобина, а для некоторых видов установлен генетический полиморфизм. [c.320]

На ранних этапах исследования гемоглобинов применяли электрофорез с подвижной границей, а также электрофорез на бумаге и в блоках крахмального геля. С помощью этих методов были выявлены первые мутантные гемоглобины. Б настоящее время в качестве носителей при электрофорезе используют ацетат целлюлозы, агаровый, крахмальный и полиакриламидный гели. Кроме того, все более широкое распространение получает изоэлектрическое фокусирование. [c.320]

Рентгеноструктурное исследование гемоглобина не позволяет сделать выбор в пользу одной из двух приведенных моделей. В процессе кристаллизации молекулы белка замораживаются в определенной конфигурации, поэтому установить их конформацию при частичном насыщении кислородом не удается [6]. [c.139]

Ген, нередко встречающийся у лиц африканского происхождения, вызывает (в случае гомозиготности) тяжелое, часто летальное заболевание, получившее название серповидноклеточная анемия . В 1949 г. Полинг и Итано с сотрудниками обнаружили, что гемоглобин больных серповидноклеточной анемией имеет необычно высокую электрофоретическую подвижностьб. Позднее, в 1957 г., Ингрем разработал метод пептидных карт (гл. 2, разд. 3.2, рис. 4-20) и применил его для исследования гемоглобина. Он расщепил молекулу гемоглобина трипсином на 15 пептидов и разделил полученную смесь с помощью электрофореза и хроматографии. Ему удалось показать, что аномалия, характерная для серповидноклеточного гемоглобина (гемоглобина 5), локализована в Р-цепи (в шестом положении) (рис. 4-17). Глутаминовая кислота, находящаяся в этом положении в нормальном гемоглобине, оказалась замещенной в гемоглобине 5 на валин. Это [c.314]

Многие представления о действии и взаимодействии белков появились в ходе исследования гемоглобина. Многие представления и модели, относящиеся к взаимодействиям белок — лиганд и белок — белок, были развиты в процессе исследований гемоглобина к ним относятся сигмоидное связывание [674—676], коэффициент Хилла [677], константы последовательного связывания лигандов в олигомерных белках [678], кооперативность, основанная на конформационных изменениях [679, 680], и аллостерический контроль белков [92, 681, 682]. Следует отметить, что многие из этих концепций были введены и математически формализованы до того, как стала известна структура какого-либо белка. Очевидно поэтому актуальное значение и полезность этих конце1щий должны подвергаться постоянной проверке. Пример дифосфоглицерата, влияние которого на действие и структуру гемоглобина игнорировалось десятилетиями, свидетельствует о потенциальной опасности жестких формулировок в биологии. [c.259]

Реагент 81—Не применяли для модификации бычьего сыворотоЧ ного альбумина. По данным спектроскопии ЭПР радикалы 8ь фиксированные на белке, находятся в двух различных состоя-нййх В состоянии свободного вращения и в неподвижном или заторможенном состоянии. Более устойчивый реагент 81—Кь использовали для модификации 15 различных белков и ферментов. Показано, что в креатинкиназе и гемоглобине радикал 8ь фиксированный при 8Н-группе, находится в неподвижном состоянии. Радикалы, фиксированные на других белках и на полилизине, находятся в состоянии свободного вращения. При исследовании гемоглобина использовали реагенты 81—Нь, 81—Не, 81—На и [c.377]

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]

Сложность состава гемоглобина, включающего в себя не только пигментный, но и белковый компоненты, была известна уже в середине XIX в. Первоначальные химические исследования гемоглобина были направлены в основном на изучение его простетической группы и ее производных. Наиболее существенные результаты из этих первых работ дали опыты Людовика Тейхмана по получению г е м и н а. [c.162]

Позднее Гоппе-Зейлер обнаружил, что аналогичный спектр поглощения имеет соединение, полученное при непосредственном расщеплении растворенного гемоглобина в безвоздушной среде. Поскольку это соединение было получено непосредственно из гемоглобина, Гоппе-Зейлер предложил назвать его гемохромогеном в отличие от гематина. По мнению Гоппе-Зейлера, из трех производных, красящего вещества крови—-гемина, гематина и гемохромогена — последнее имеет наибольшее значение для исследований гемоглобина как продукт, стоящий к нему ближе других. [c.163]

Структурные исследования гемоглобина [16] и миоглобина [10] показали, что в обоих белках гемовая простетическая группа расположена внутри складки или кармана , образуемого белковой цепью. Структура гемового кармана в р-субъединице гемогло- [c.32]

Исследование гемоглобина. Из кристаллических гемопротеинов, изученных методами рентгеноструктурного анализа, наиболее точно стереохимия железопорфириновой группы определена в цианидном комплексе метгемоглобина морской миноги [15]. Как следует из табл. 5, это соединение является низкоспиновым комплексом гемового Ре(П1) и соответствует соединению Imid2TPPX ХРе(1П), описанному в табл. 6. Структура белка установлена с разрешением 20 пм и уточнена по методу Даймонда [61 ]. На рис. 9 показана часть модельной атомной структуры, соответствующая гемовому окружению и железопорфириновой группе. Гем ковалентно связан с глобином за счет образования связи между атомом железа и атомом N3 гистидина-104. Цианид-ион занимает шестое координационное место. Положение атома железа в цианиде метгемоглобина морской миноги было количественно определено с [c.44]

Некоторые недостатки книги — ряд неточных формулировок, неудачную компоновку материала в гл. XIII — мы старались по возможности устранить при переводе. Кроме того, в гл. XIII краткий раздел Обратное пространство был исключен полностью, так как эта сложная проблема требует значительно более обстоятельного изложения в противном случае основные определения останутся непонятными. В гл. XV не совсем удачно были изложены методы определения фаз и результаты рентгеноструктурных исследований гемоглобина и миоглобина. Эти недостатки также были по возможности устранены. В гл. XIX пришлось внести некоторые изменения и дополнения в связи с новыми данными, опубликованными в последнее время. Список предлагаемой автором литературы был дополнен отечественными работами, а также важнейшими публикациями последних полутора лет (отмечены звездочками). [c.6]

Рассмотренным выще сезонным изменениям сродства гемоглобина к кислороду на эволюционном уровне соответствует генетическая адаптация эктотермных организмов к различным температурным режимам. Гемоглобины эктотермных видов способны присоединять и отдавать кислород именно при тех условиях температуры и содержания Ог в среде, которые типичны для местообитания данного вида. Это обусловлено сильным давлением отбора в пользу таких величин Р о, которые достаточно низки для того, чтобы кислород мог эффективно связываться у дыхательных поверхностей, но еще достаточно высоки, чтобы он мог легко освобождаться в более глубоких тканях. Эту эволюционную адаптацию иллюстрируют графики на рис. 118. Так же как и в случае эволюционной адаптации ферментов к температуре, где отбор благоприятствует ферментам с подходящими величинами Км. или 5о,5, выработка хорощо адаптированных гемоглобинов, по-видимому, требует изменений в первичной структуре их полипептидных цепей. Попутно следует заметить, что гем оказался одним и тем же во всех исследованных гемоглобинах. Таким образом, гем, который мы могли бы назвать почетным коферментом гемоглобина, аналогичен настоящим коферментам вроде, например, НАД или НАДФ, которые тоже обнаруживают одни и те же химические и функциональные свойства независимо от того, какие изменения происходят в связанной с ними белковой цепи (или цепях). [c.374]

В работе Бордмэна и Партриджа [13], посвященной СО-гемо-глобинам (изоэлектрическая точка около pH 7,0) было показано, что на этой смоле можно фракционировать и нейтральные белки. Хойсмен и Принс [25] обнаружили любопытный факт порядок элюирования четырех СО-гемоглобинов из смолы ШС-50 при pH 6,5 отличается от того порядка, которого можно было ожидать, исходя из электрофоретической подвижности этих белков при pH 6,75. Скорости элюирования из этой смолы фракции исследованных гемоглобинов падает в ряду Р>А>В>С величина изоэлектрической подвижности возрастает в ряду А<Р<В<С. Очевидно, в основе разделения на смоле белков лежит особенность их общей структуры. Другой нейтральный белок, который был очищен на смоле ШС-50, [c.231]

Рентгенографические исследования гемоглобина и миоглобина дали весьма ценные сведения относительно размеров и формы этих молекул. Здесь можно сослаться на обзорные статьи Перуца [4] и Кэн-дрью [4]. Молекула гемоглобина может быть в идеальном виде изображена как цилиндр диаметром 57А и высотой 34А, содержащий четыре слоя частиц, участвующих в рассеянии. Миоглобин по форме и размерам напоминает один из этих четырех слоев гемоглобина молекула его имеет форму диска толщиной около 9А и другие измерения, не превышающие 57А, причем наиболее вероятные их значения равны 51,5X37А. [c.187]

Другие исследования гемоглобина Железо-бис [N,N-диизoпpoпилди-тиокарбонат] С1 [c.474]

Поглощение излучения растворами, содержащими макромолекулы или низкомолекулярные растворенные вещества, можно исследовать в трех участках электромагнитного спектра, соответствующих различным типам поглощения излучаемой энергии системой. В области видимого и ультрафиолетового (УФ) света излучение вызывает возбуждение электронов. Органические молекулы поглощают видимый свет лишь в том случае, если они содержат большие резонирующие системы, а макромолекулы этого типа в растворе не изучались. Однако в некоторых случаях сильное поглощение видимого света обусловлено образованием комплексов ионов переходных металлов с макромолекулами, как, например, при исследовании гемоглобина и других белков, содержащих железо-порфириновый комплекс, связанный с макромолекулой [488]. Узко специфические проблемы, касающиеся спектроскопии таких материалов, рассматриваться не будут, и наше обсуждение будет ограничено нрименением УФ-спектроскопии, которая находит широкое применение при исследовании макромолекул. Спектральное поглощение в инфракрасной (ИК) области возникает в результате переходов между вращательными и колебательными уровнями. Как УФ-, так и ИК-спектроско-пия являются мощными средствами анализа полимеров. В качестве примера можно привести использование УФ-спектров для аналрхза сополимеров стирола или винилииридина с неароматическими сомономерами, а также применение ИК-спектроскопии для исследования 1Л-цис-, [c.172]

Во-первых, я умышленно излагаю лишь часть того разнообразного экспериментального материала, который на самом деле лег в ее основу. Не внося серьезных искажений в истинную цепь событий (в том виде, в каком она мне представляется), я старался рассматривать основные открытия молекулярной генетики в той форме, в какой они выявлялись по мере исследования гемоглобина человека и кролика, триптофан-син-тазы и Р-галактозидазы Es heri hia oli, аппарата синтеза ДНК, РНК и белка этой кишечной бактерии и при работе с тремя или четырьмя вирусами, размножающимися на Е. соН. Поэтому в моем изложении имеются [c.11]

Исследования гемоглобинов на молекулярном уровне продвигались очень быстро. В настоящее время известны полные нуклеотидные последовательности ряда генов гемоглобинов вместе с фланкирующими их последовательностями, мы хорошо понимаем организацию гемоглобиновых генов, изучена природа мутаций, затрагивающих гемоглобины, в особенности при талассе-миях. Следующий раздел посвящен генетике гемоглобинов. [c.72]

Гемоглобин как модельная система. Гемоглобин - наиболее изученная генетическая система у человека. На основе концепций, разработанных в ходе ее изучения, можно глубже понять другие явления в генетике человека. Например, если в разных семьях обнаруживаются наследственные заболевания с различным фенотипическим проявлением, обычно заключают, что они вызваны мутациями в разных генах. Исследования гемоглобина показывают, что так бывает не всегда. Например, хотя метгемоглобинемия фенотипически сильно отличается от гемолитической анемии или эри-троцитоза, причиной их являются аллельные мутации. Таким образом, фенотип определяется тем, какая именно молекулярная аномалия лежит в его основе и каким образом при этом изменена нормальная функция. [c.100]

Поглощение излучения растворами, содержащими макромолекулы или низкомолекулярные растворенные вещества, можно исследовать в трех участках электромагнитного спектра, соответствующих различным типам поглощения излучаемой энергии системой. В области видимого и ультрафиолетового (УФ) света излучение вызывает возбуждение электронов. Органические молекулы поглощают видимый свет лишь в том случае, если они содержат большие резонирующие системы, а макромолекулы этого типа в растворе не изучались. Однако в некоторых случаях сильное поглощение видимого света обусловлено образованием комплексов ионов переходных металлов с макромолекулами, как, например, при исследовании гемоглобина и других белков, содержащих железо-порфириновый комплекс, связанный с макромолекулой [488]. Узко специфические проблемы, касающиеся спектроскопии таких материалов, рассматриваться не будут, и наше обсуждение будет ограничено применением УФ-спектроскопии, которая находит широкое применение при исследовании макромолекул. Спектральное поглощение в инфракрасной (ПК) области возникает в результате переходов между вращательными и колебательными уровнями. Как УФ-, так и ИК-спектроско-пия являются мощными средствами анализа полимеров. В качестве примера можно привести использование УФ-спектров для анализа сополимеров стирола или винилпиридина с неароматическими сомономерами, а также применение ИК-снектроскопии для исследования 1,А-цис-, 1,А-транс- или 1,2-присоединения в полибутадиене. Такой анализ основан на предположении, что вклады, вносимые мономерными остатками в измеряемую оптическую плотность, аддитивны. Для большого числа случаев это предполон<ение, но-видимому, является очень хорошим приближением. Однако следует заметить, что такие спектроскопические исследования в целом не зависят от растворимости образца и поэтому выходят за рамки нашего обсуждения, предметом которого УФ- и ИК-спектры являются лишь постольку, поскольку они специфически характеризуют растворенные молекулы. Совершенно иным является положение для поглощения в радиочастотной области, вызванного квантованными переходами в ориентации магнитных моментов некоторых атомных ядер во внешнем магнитном ноле. Разрешение, достигаемое нри исс. те-довании методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР), значительно выше для жидких образцов, чем для твердых. Следовательно, изучение спектров ЯМР растворов макромолекул необходимо для выяснения таких данных о полимере, которые нельзя получить для твердых образцов. [c.172]

Многие современные представления о природе кооперативных эффектов сформкровались на основе исследования гемоглобина. Хорошо известио, что этот белок имеет структуру т. е. построен из субъединиц двух типов каждая субъединица (Air=16 000) содержит одну гемовую группу. Атом железа гема связывает одну молекулу Ог, так что при полной ок- [c.137]

При гемоглобиновых болезнях (гемолитические анемии) картина крови и клинические проявления сходны для многих заболеваний различного происхождения. Поэтому при дифференциальной диагностике гемоглобино-зов большое значение имеет электрофоретическое исследование гемоглобина. [c.241]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология