Гемоглобин кристаллизация

Методом высаливания были осаждены и получены в кристаллическом состоянии различные виды гемоглобинов. Гемоглобины быка и человека кристаллизуются с трудом они очень хорошо растворимы и обычно не осаждаются при удалении соли, как это удается сделать в случае гемоглобина лошади и других упомянутых выше гемоглобинов. Карбоксигемоглобин человека кристаллизуется из концентрированных буферных растворов фосфатов калия при 25° дли проведения кристаллизации используют отрицательный температурный коэффициент растворимости и другие свойства, представленные на рис. 5 [29]. В настоящее время для кристаллизации гемоглобинов новорожденного и взрослого человека из концентрированных растворов фосфатов или сульфата аммония (ом. рис. 7) различными исследователями предложен ряд методов, сходных между собой в том отношении, что все они основаны на использовании явления высаливания [203, 239, 240]. Гемоглобин быка может быть выделен в кристаллическом состоянии как этими методами, так и осаждением из водного раствора этиловым спиртом (стр. 62). Гемоглобины, например гемоглобин лошади, которые выкристаллизовываются из разбавленного раствора соли, можно получить в кристаллическом виде также с помощью высаливания (рис. 3). [c.55]

Препарат был с большой осторожностью испытан на людях, однако оказался слишком токсичным. И все же можно надеяться, что удастся найти новые лекарственные средства, препятствующие кристаллизации гемоглобина S. [c.315]

Многочисленные наблюдения показывают, что денатурация обратима. Многие белки, такие, как гемоглобин, сывороточный альбумин, трипсин и химотрипсин, денатурированные и затем сохраняемые в растворе при низкой температуре, вновь приобретают (иногда после удаления денатурирующего агента) все свойства исходного белка, а именно растворимость, спектр, склонность к кристаллизации, маскирование некоторых групп 8Н и 8—8 и ферментативную активность. В некоторых случаях можно было даже изучить равновесие между природным и денатурированным белком. Однако в других случаях после денатурации происходит более глубокое превращение молекулы, причем возвращение к исходному состоянию становится невозможным (так, например, денатурация яичного белка необратима). [c.440]

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]

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]

Побочные действия. Одно из наиболее распространённых и опасных осложнений терапии сульфаниламидами — кристаллизация ацетилированных метаболитов в почках и мочевыводящих путях. У новорождённых и грудных детей сульфаниламиды могут вызывать мет-гемоглобинемию за счёт окисления фетального гемоглобина. Опасно использование сульфаниламидов при гипербилирубинемии, поскольку они, вытесняя билирубин из связи с белками, могут способствовать реализации его токсического действия. Нередко сульфаниламиды вызывают аллергические реакции (сыпь, эксфолиативные дерматиты, лейкопению). [c.361]

Прежде чем обратиться непосредственно к пространственной структуре миоглобина и гемоглобина, рассмотрим некоторые основные аспекты метода рентгеноструктурного анализа. Прежде всего анализируемый белок должен быть вьщелен в кристаллическом виде. Миоглобин, например, кристаллизуется при добавлении сульфата аммония к концентрированному раствору белка (рис. 3.4). В концентрации 3 М сульфат аммония значительно снижает растворимость миоглобина и тем самым приводит к его кристаллизации. Растворимость большин- [c.50]

Гемоглобин. — Этот белок ответственен за перенос кислорода из легких к тканям тела. Механизм дыхания животных может быть продемонстрирован на растворе гемоглобина следующим образом если раствор гемоглобина встряхивать с кислородом, он становится ярко-красным (артериальная кровь) если удалить кислород при помощи вакуум-насоса, раствор гемоглобина становится синевато-красным (венозная кровь). Легко может быть осуществлена кристаллизация окисленного гемоглобина— окоигемоглобина. Для этого раствор гемоглобина обрабатывают небольщим количеством спирта для понижения растворимости и оставляют яа 2—3 недели при 0°С. Последующие кристаллизации требуют все уменьшающихся количеств этилового спирта и меньше времени. Процентный состав оксигемоглобина слегка меняется для препаратов, полученных из различных животных. Типичная эмпирическая формула гемоглобина ( TasHues OjosNzoaSaFe) мини мальный молекулярный вес 16 500—17 000 (определен на основании содержания железа). Так как седиментационный метод дал величину в четыре раза большую, то п, вероятно, равно четырем. [c.671]

У человека было обнаружено свыше 50 аномальных разновидностей гемоглобина. В одной из них остаток глутаминовой кислоты в каждой из р-цепей замеш ен остатком валина. Столь ничтожное, казалось бы, изменение снижает ионный заряд молекулы и степень диссоциации между гемом и глобином. Пониженная полярность облегчает, по-видимому, кристаллизацию несимметричных молекул гемоглобина, не содержащих кислород, заставляя эритроциты принимать несвойственную им форму. Такие эритроциты быстро разрушаются селезенкой, что приводит к гемолитической анемии. Эта молекулярная болезнь (термин введен Л. Полингом) известна под названием серповидноклеточной анемии. [c.493]

При низком парциальном давлении О2 гемоглобин S в эритроцитах кристаллизуется. Кристаллизация приводит к нарушению структуры эритроцитов, они приобретают серповидную форму ц легко разрушаются, что приводит к анемии. Появление остатка гидрофобной аминокислоты, валина, в 6-м положении, находящемся недалеко от конца молекулы, способствует образованию нового связывающего центра. В результате тетрамеры гемоглобина ассоциируют, образуя длинные микротрубчатые структуры , которые кристаллизуются внутри эритроцитов. [c.315]

Например, в кристаллах миоглобина и гемоглобина их от 5 до ю лизоцима - всего 5. Дж. Рапли, детально изучивший этот вопрос, в своем обзоре пишет "...кристалл глобулярного белка можно рассматривать как упорядоченный и открытый ансамбль компактных молекул, имеющих почти что минимальный контакт с областью, не занятой твердым веществом. Эта область составляет около половины объема кристалла-она непрерывна, заполнена растворителем, аналогичным основной массе жидкости, и состоит из каналов, способных вместить молекулы соединений с молекулярной массой более 4000 [354. С. 257]. Полностью исключить возможность отклонения структуры белка в кристалле от структуры в растворе тем не менее нельзя. Но несомненно и то, что в большинстве случаев изменения могут коснуться только положений некоторых боковых цепей в областях контактов на периферии глобулы. Вероятность, что конформационные нарушения произойдут, и произойдут именно в активном центре, невелика, конечно, в том случае, когда кристаллизация осуществляется в условиях, близких к тем, при которых фермент или другой белок проявляет активность. При идентичности структур фермента в кристалле и растворе различия в эффективности катализа могут быть обусловлены лишь разными условиями диффузии субстрата и продуктов реакции и стерическими затруднениями для конформационных перестроек активного центра. Дж. Рапли по этому поводу замечает "...кристаллический белок обладает ферментативной активностью, и, хотя его свойства несколько отличаются от свойств растворенного белка, сам факт каталитического действия кристаллического фермента служит достаточно убедительным аргументом против предположения о большом изменении конформации в процессе кристаллизации [354. С, 271]. Таким образом, можно заключить, что рентгеноструктурные данные почти всегда правильно отражают укладку основной цепи белка и, как правило, буквально воспроизводят биологически активную конформацию. Поэтому все, что говорится Меклером и Идлис о "жидком" и "твердом белке, по моему мнению, представляется глубоко ошибочным и выглядит не более, чем попыткой спасти идею стереохимического кода. Неудачно также отождествление жидкого" белка с "расплавленной глобулой". Трудно предположить, что короткоживущее промежуточное состояние, которое возникает на последней стадии свертывания полипептидной цепи и о котором пока имеется лишь туманное предствление, является активной формой белка, способной функционировать длительное время. [c.538]

Можно сделать еще другое общее заключение, состоящее в, том, что структуры этих белковых молекул относительно устойчивые, т. е. молекулы не могут легко изменять свою конформацию. Это подтверждается, например, данными Брэгга и Перутца- , которые показали, что в некоторых химических модификациях гемоглобина, различающихся степенью окисления атома железа и биологическими источниками их получения (гемоглобины человека и лошади) и кристаллизующихся в структурах с совершенно различной симметрией и размерами элементарной ячейки (некоторые из этих данных приведены в табл. 1), размеры молекул тем не менее должны быть близкими к какой-то общей для всех модификаций величине. Для любой элементарной ячейки подходящим является продолговатый эллипсоид вращения с осями 53x53x71 А. Возможные отклонения от этих размеров составляют всего несколько процентов. Из этих наблюдений ясно видно., что для всех молекул гемоглобинов общей является определенная, довольно жесткая структура, на которую не влияют ни слабые химические вариации, включая химические различия между гемоглобинами разных видов, ни способ кристаллизации. [c.77]

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]

Можно привести много других примеров использования органических растворителей для фракционирования и выделения белков. В 1926 г. Самнер получил кристаллическую уреазу из водно-ацетонового экстракта муки из бобов anavalid ensifor-mis [268]. Каталазу экстрагировали из печени быка и очищали с помощью водного раствора диоксана с последующей кристаллизацией из раствора сернокислого аммония [172, 269]. Гормон роста, полученный экстрагированием гипофиза быка разбавленным раствором Са (ОН) 2, очищали и выделяли в кристаллическом состоянии с помощью этилового спирта [49]. Пепсин кристаллизовали из этилового спирта [270], а также пользуясь методом высаливания [14]. Применение этилового спирта для понижения растворимости и, следовательно, кристаллизации более растворимых видов гемоглобина, например гемоглобина быка, практиковалось уже давно и до сих пор остается ценной альтернативой метода [c.63]

Размеры некоторых вирусов столь велики, а их седимента-ционные константы имеют столь высокие значения (от 150 S и, по крайней мере, до 275—350 S), что седиментация даже при относительно слабых гравитационных полях заканчивается довольно быстро. Например, при ускорении, равном 60 000 X ё, в течение 1 часа был получен вирус папилломы кролика 99,9%-ной чистоты [285]. Белки с размерами молекул, не превышающими размеры молекул гемоглобина, удается сконцентрировать в небольшом пространстве на дне пробирки в течение примерно 4 час. при относительной центробежной силе, соответствующей 100 000 — 200000X5 [21]- В благоприятных случаях можно достигнуть значительного разделения двух белков, седиментационные константы которых различаются в 2—3 раза. Для веществ, которые по скорости оседания мало отличаются друг от друга, может оказаться необходимым многократное ультрацентрифугирование однако следует помнить о том, что если можно изменить соотношение обоих компонентов, то часто увеличивается возможность успешного их разделения с помощью какого-либо иного метода, например химического фракционирования. Методы ультрацентрифугирования полезно применять для удаления смол, гликогена или других полисахаридов, которые часто имеют тенденцию соосаждаться с белками и затрудняют их кристаллизацию. [c.67]

Дж. Бернал в конце 1930-х годов предложил два подхода к решению проблемы фаз в рентгеноструктурном анализе белков [180]. Оба они включали функцию Паттерсона и основывались на изменении интенсивностей отраженных рентгеновских лучей, которое обнаруживалось даже при небольших модификациях кристаллов. Первый из них, так называемый метод набухания и усадки, пытался в течение ряда лет использовать Перутц для определения фаз в дифракционной картине гемоглобина [181-187]. Заметного успеха в решении проблемы добиться не удалось. Тем не менее в этих работах Перутца были получены интересные данные, касающиеся внутреннего устройства гемоглобина. В частности, результатом наблюдения изменения интенсивностей дифракционных рефлексов, происходящего из-за диффузии солей в жидкость при кристаллизации белка, явилось правильное определение внешнего очертания полипептидной цепи макромолекулы. Полученное представление подтверждено изучением дифракционных картин кристаллических форм с разной упаковкой молекул. У. Брэггом и М. Перутцем обнаружено соответствие между рентгеновской дифракцией а-кератина и паттерсоновским синтезом гемоглобина [188, 189]. Пространственная векторная карта свидетельствовала о присутствии в структуре стержней протяженностью не менее 10,0 A, разделенных между собой фрагментами в 5,0 A. Был сделан вывод о том, что форма этих стержней соответствует структуре полипептидной цепи а-кератина. Подобные стержни вскоре были найдены Кендрью в миоглобине [190, 191]. После открытия Полингом радиальной усредненной векторной плотности пат1ерсоновского синтеза было высказано предположение, что гемоглобин представляет собой ансамбль а-спиралей. [c.43]

Серповидноклеточные нарушения [31 1211 1298]. Образование гемоглобина S вызвано заменой глутаминовой кислоты на валин в 6-м положении -цепи. В отличие от всех других замен, эта сильно влияет на растворимость и кристаллизацию гемоглобина в условиях гипоксии. Больные серповидноклеточной анемией наследуют мутантный ген от обоих родителей и не имеют гемоглобина А. При сравнительно низком уровне гипоксии гемоглобин S у таких больных полимеризуется с образованием пучков или волокон. Аномальные кристаллы гемоглобина нарушают структуру мембраны эритроцитов и обусловливают их серповидную форму (рис. 4,47). Некоторые из этих клеток остаются необратимо серповидными и преждевременно разрушаются. Серповидные клетки увеличивают вязкость крови и мешают ее нормальной циркуляции в небольших кровеносных сосудах. Вызванная этим гипоксия приводит к образованию еще большего числа серповидных клеток. Возникает порочный круг, для которого характерны стазы (замедление кровотока) и эпизодические кризы с болями в животе и скелетных мышцах. [c.83]

Серповидноклеточность может проявляться слабее, если в организме помимо гемоглобина S имеется другая редкая форма гемоглобина. Присутствие гемоглобина F в эритроцитах больных с серповидноклеточной анемией снижает степень агрегации и кристаллизации гемоглобина S, в результате пациенты, у которых гемоглобин F находится в высокой концентрации, имеют слабовыраженные симптомы серповидноклеточной анемии или не имеют их вовсе. В некоторых случаях присутствие гемоглобина F обусловлено геном, вызы- [c.84]

Существуют некоторые особенности физико-химического поведения HbS в растворе. Как правило, кинетика агрегации или ассоциации весьма чувствительна к концентрации. Часто считают, что лимитирующим скорость этапом образования трубки или волокна является ассоциация нескольких субъединиц при формировании зародыша кристаллизации, который затем быстро растет, присоединяя к себе другие структурные единицы (см. рис. 2.21,В). Для простых механизмов скорость образования зародыша и, следовательно, скорость агрегации или полимеризации пропорциональна с", где с — концентрация свободных субъединиц, ап — число субъединиц в зародыше. Обычно п равно 2 или 3. Однако Хофрихтер, Росс и Итон обнаружили, что для кинетики образования трубок гемоглобина S и 30 (см. рисунок). [c.83]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология