Дезоксигемоглобин, сродство

В дезоксигемоглобине Ре(П) находится в высокоспиновом состоянии и расположен вне плоскости порфиринового кольца. Однако при связывании О2 Ре(П) переходит в низкоспиновое состояние и возвращается в плоскость. Это, очевидно, приводит к смещению проксимального имидазольного кольца на 0,06 нм, что вызывает конформационные изменения в структуре белка в результате сродство тетрамерной формы молекулы белка к кислороду О2 становится выще. Это структурное изменение ле- [c.360]

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

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]

Молекулярный механизм взаимодействия гемов был подробно изучен Перутцем, который показал, что гемоглобины имеют две различные структуры, первая из которых (отрелаксированная, обозначается буквой К) обладает значительным сродством к кислороду, а вторая (напряженная, обозначается буквой Т) — лишь ограниченным сродством к кислороду. Поглощение кислорода Т-структурой переводит ее в Я-структуру, причем перестройка осуществляется постепенно. Классическим примером Т-структуры является дезоксигемоглобин, а Я-струк- [c.175]

В результате взаимодействия 2,3-БФГ с дезоксигемоглобином образуется 5 дополнительных ионных связей, что снижает сродство гемоглобина к О2. [c.20]

В легких связывание О2 с дезоксигемоглобином приводит к уменьшению сродства гемоглобина к Н+. Под действием карбоангидразы в эритроцитах освободившиеся протоны взаимодействуют с бикарбонатами с образованием СО2 [c.21]

Все это объясняет причину низкого сродства дезоксигемоглобина к кислороду по сравнению с миоглобином или искусственно полученными отдельными цепями гемоглобина [13]. При связывании кислорода в четвертичной структуре гемоглобина происходит нарушение взаимодействий, ответственных за пониженное сродство к кислороду. Солевые мостики разрываются, и гидрофобные поверхности обнажаются. Становится понятным и механизм действия аллостерических эффекторов органические фосфаты прочно связываются с определенным центром в Т-состоянии и затрудняют его переход в R-состояние. [c.270]

Этот аллостерический механизм можно описать и на уровне более тонкой структуры. Почти все молекулы дезоксигемоглобина находятся в Т-форме. По мере последовательного связывания молекул О2 возрастает вероятность перехода в К-форму. Сродство Т-формы к О2 в 300 раз ниже, чем сродство К-формы, так как в Т-форме передвижение проксимального гистидина в плоскость гема имеет больше ограничений. В частности, в Т-форме проксимальный гистидин больше наклонен к плоскости гема [c.80]

Бисфосфоглицерат снижает сродство к кислороду путем образования перекрестных связей с дезоксигемоглобином [c.80]

Кривая связывания кислорода гемоглобином зависит от pH при данной величине р(Ог) сродство к кислороду уменьшается номере уменьшения pH (эффект Бора). Гликолиз представляет собой анаэробный процесс, приводящий к образованию молочной кислоты и диоксида углерода. Оба эти соединения имеют тенденцию к понижению pH и способствуют высвобождению кислорода из оксигемоглобина там, где в этом есть необходимость, В дезоксигемоглобине, напротив, содержатся немного более основные, чем у оксигемоглобина, группы (азот имидазола His-146 в р-цепях и His-122 в а-цепях, а также аминогрупп Val-1 в а-цепях), в силу чего дезоксигемоглобин связывает протон после высвобождения кислорода, что важно для обратного транспорта диоксида углерода к легким. Карбоангидраза катализирует образование бикарбоната в эритроцитах из диоксида углерода и воды, и ионы бикарбоната могут связываться с протонированными группами дезокси-гемоглобина. В легких дезоксигемоглобин перезаряжается кислородом, эффект Бора вызывает высвобождение бикарбоната, из которого под действием карбоангидразы образуется диоксид углерода, который затем выдыхается. Транспорт диоксида углерода дезоксигемоглобином приводит также к образованию производных карбаминовой кислоты с аминогруппами белка (схема (9) . Хотя оксигемоглобин также связывает диоксид углерода, у дезоксигемо-глобина эта способность выше ввиду большей доступности аминогрупп. [c.558]

Важной особенностью гемоглобина, которая обусловлена наличием нескольких гем-групп, является форма кривой связывания кислорода не простая гиперболическая кривая насыщения, как для миоглобина, а S-образная. Сродство гемоглобина к кислороду возрастает с давлением. Поэтому при умеренных давлениях гемоглобин эффективно связывает кислород в легких, но отдает его миоглобину при низких давлениях в тканях. При потере кислорода образуется дезоксигемоглобин, субъединицы молекулы слегка смещаются относительно друг друга и поворачиваются так, что два р-гема удаляются друг от друга на расстояние около 6,5 А. Эта конформационная перестройка, несомненно, тесно связана с кооперативным взаимодействием гемов, которое позволяет им более прочно связывать кислород, когда молекула уже частично окислена. Однако детали этого взаимодействия еще не ясны. В концентрированных солевых растворах (например, в 4 М Na l) молекула [c.375]

ЧИСТОГО гемоглобша сродство гемоглобина к кислороду значительно снижается. Этот эффект обусловлен тем, что ДФГ сам связывается с дезоксигемоглобином. Следовательно, можно написать уравнение еще одной (четвертой по счету) реакции связьшания гемоглобина с лигандом [c.212]

К этому моменту четыре из шести солевых мостиков, скрепляющих тетрамер дезоксигемоглобина, оказываются разорванными и тетрамер относительно легко переходит в о/ссы-конформацию. При этом разрываются остальные солевые мостики — между Lys С 5 (40) а и His НС 3 (146) р и дифосфоглицератом (ДФГ) и двумя р-субъединицами. Гемы и их непосредственное окружение в а-субъединицах имеют о/ссы-конформацию, а в р-цепях — дезокси-конформацию. Туг НС 2 (145) р все еще находятся в карманах между спиралями F и Н, а та сторона гема, где должен присоединяться кислород, блокирована Val 11 (67) р. При переходе в о/ссы-конформацию снижается вдвое энергия активации, необходимая для выталкивания Туг НС 3 (146) р из их карманов, так как при этом разрушаются солевые мостики между С-концевыми гистидинами и а-субъединнцами, и остатки тирозина удерживаются на месте только внутренними солевыми мостиками между С-концевыми гистидинами и остатками аспарагиновой кислоты той же р-цепи. Это приводит к увеличению сродства к кислороду гемов р-цепей. Далее, атомы железа гемов р-цепей реагируют с кислородом, причем каждая реакция сопровождается выталкиванием тирозина и разрушением одного из внутренних солевых мостиков. [c.137]

Гемоглобинопатии. Структурные аномалии гемоглобина, приводящие к клиническим признакам болезни, называют гемоглобинопатиями. При этом изменяется одно из трех свойств гемоглобина растворимость сродство к кислороду устойчивость к денатурации. Изменение растворимости наблюдается при серповидноклеточной анемии эритроциты содержат НЬ8, у которого в Р-цепи в 6-м положении вместо глутаминовой кислоты находится валин. Такое замещение полярного радикала на неполярный приводит к резкому снижению растворимости дезоксигемоглобина 8. В результате образуется волокнистый осадок, который деформирует эритроцит, придавая ему форму серпа (полумесяца). Такие эритроциты быстро разрушаются, возникает гемолитическая анемия. Последняя бывает только у гомозигот, у гетерозигот течение бессимптомное. Эта мутация имела приспособительное значение в регионах распространения малярии. Люди оказались более устойчивыми к заболеванию, так как в быстро разрушающихся эритроцитах нет условий для развития малярийного плазмодия. Мутации, приводящие к замене аминокислот вблизи гема, вызывают нарушение связывания кислорода. [c.434]

Молекулы многих белков состоят из субъединиц и имеют несколько центров связывания лигандов. В ряде случаев кривые связывания лигандов не следуют уравнению Михаэлиса — Ментен (глава 6, разд. Г), а имеют сигмоидный характер. Кривая такого рода представлена на рис. 8.1 она отражает зависимость степени насыщения гемоглобина кислородом от давления кислорода. Здесь же для сравнения приведена гипербола, описываемая уравнением типа уравнения Михаэлиса — Ментен, которая отражает связывание кислорода миоглобином. Сигмоидные кривые характерны для случая кооперативного связывания лигандов белками, имеющими несколько центров связывания в белковом олигомере. Так, например, молекула гемоглобина состоит из четырех полипептидных цепей, каждая из которых сходна с единственной полипептидной цепью миоглобина. Кривую связывания кислорода гемоглобином можно описать уравнением, содержащим четыре константы последовательного связывания (уравнение Эдера [1]). Удивительная особенность процесса кооперативного связывания состоит в том, что сродство гемоглобина к четвертой присоединяемой молекуле кислорода в несколько сот (до тысячи) раз превышает сродство к первой молекуле. Это увеличение сродства нельзя объяснить, исходя из наличия четырех невзаимодействующих центров, обладающих просто разным сродством к кислороду. В этом случае центры с высоким сродством к кислороду заполнялись бы первыми и молеку 1а с частично заполненными центрами связывания обладала бы м ньшим сродством, чем дезоксигемоглобин. Увеличение сродства по мере насыщения гемоглобина кислородом является результатом взаимодействия связывающих центров, приводящим к тому, что связывание молекулы кислорода с одним центром вызывает увеличение сродства другого. [c.252]

Первые попытки объяснить механизм кооперативности были предприняты при исследовании свойств гемоглобина. Чтобы лучше понять смысл этих работ, рассмотрим структуру дезокси-и оксигемоглобина. Молекула гемоглобина состоит из двух пар цепей, аир, расположенных в пространстве таким образом, что образуется симметричный тетраэдр. Гемы, являющиеся центрами связывания кислорода, располагаются достаточно далеко друг от друга и непосредственно не взаимодействуют. При ок-сигенации дезоксигемоглобина тетраэдрическая симметрия сохраняется, а в четвертичной и третичной структуре наблюдаются изменения (рис. 8.2) [3]. Из опытов по измерению констант связывания известно, что дезоксигемоглобин характеризуется низким сродством к кислороду, тогда как оксигемоглобин — высоким. [c.254]

Четверти ч нал структура дезоксигемоглобина обозначается как Т-форма (от англ. tense-напряженная), тогда как четвертичная структура оксигемоглобина - как R-фор-ма (от англ, relaxed-релаксированная). Обозначения Т и R обычно используются для описания альтернативных четвертичных структур аллостерических белков, причем Т-форма всегда имеет меньшее сродство к субстрату. [c.77]

Теперь нам понятно, почему БФГ снижает сродство к кислороду. Образуя перекрестные связи с -цепями, БФГ стабилизирует четвертичную структуру дезоксигемо-глобина. Другими словами, БФГ сдвигает равновесие в сторону Т-формы. Как уже упоминалось, в дезоксигемоглобине имеется 8 солевых связей, заякоривающих его концевые карбоксильные остатки. Для того чтобы произошло оксигенирование, эти солевые связи необходимо разорвать. Присоединение БФГ создает дополнительные солевые связи, которые должны быть разорваны. В итоге сродство гемоглобина к кислороду при присоединении БФГ оказывается сниженным. [c.81]

Связанные карбамагы образуют солевые мостики, которые стабилизируют Т-форму. Отсюда следует, что присоединение СО2 снижает сродство гемоглобина к кислороду. И наоборот, СО2 более прочно связывается с дезоксигемоглобином, чем с оксигемогло-бином. [c.81]

О2 регулируется также 2,3-бисфосфоглице-ратом (БФГ)-соединением небольшой молекулярной массы, имеющим отрицательный заряд высокой плотности. БФГ способен присоединяться к дезоксигемоглобину, но не к оксигемоглобину. Отсюда следует, что БФГ снижает сродство гемоглобина к кислороду. БФГ играет важную роль в адаптации организма к высоте и к гипоксии. Гемоглобин плода обладает более высоким сродством к кислороду, чем гемоглобин взрослого организма, потому что он [c.84]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология