Что делает гемоглобин у млекопитающих

    Как же связаны изменения конформации комплекса металла с лигандами, сопровождающие установление некоторых равновесий, с конформационными переходами белка Расширяя этот вопрос, нужно выяснить, каким образом белок связывает воедино равновесие, устанавливающееся при координации кислорода с одним из атомов железа, со вторым равновесием, на другом центре белка Наиболее характерный пример такого связывания воедино двух равновесий — гомотропное или гем-гемовое взаимодействие в гемоглобинах млекопитающих, которое приводит к 5-образной кривой [c.174]

    Методом, разработанным Сенгером (разд. 14.3), было обнаружено, что молекула гемоглобина млекопитающих содержит четыре полипептидные цепи, к каждой из которых присоединена гем-группа. У большинства млекопитающих гемоглобины имеют цепи двух типов (называемые а- и -цепями), по две цепи каждого типа в молекуле. В нормальном гемоглобине взрослого человека а-цепи построены из 140 аминокислотных остатков, -цепи — из 146. У других млекопитающих число аминокислотных остатков в цепях почти такое же. Последовательность аминокислотных остатков полностью известна для полипептидных цепей нормального гемоглобина человека, для многих аномальных гемоглобинов человека (см. разд. 15.8) и для гемоглобинов многих видов животных. Последовательность первых нескольких остатков в цепях нормального гемоглобина взрослого человека следующая  [c.440]

    Дистальный гистидин не создает существенных пространственных затруднений для таких малых лигандов, как вода, или лигандов типа азид-иона и кислорода, которые дают комплексы нелинейной структуры. Азид-ион располагается над метиновым мостиком порфиринового кольца и очень точно соответствует пространству между гистидиновой, фенилаланиновой и валиновой группами [211]. Однако дистальный гистидин создает весьма существенные пространственные затруднения для таких лигандов, как СО и N , которые при координации предпочитают линейную конфигурацию. Пространственное затруднение может быть преодолено путем отклонения угла Ее—С—О или Fe—С—N от 180° и (или) путем перестройки белка. По данным рентгеноструктурного анализа карбонильного комплекса мономерного гемоглобина hironomus, валентный угол Ее—С—О составляет 145 15° изолейцин Е11, который занимает в этом белке примерно то же положение, что и дистальный гистидин в гемоглобинах млекопитающих, также испытывает некоторое смещение [109]. Аномально низкие волновые числа валентного колебания связанного СО во многих гемоглобинах и миоглобинах, имеющих дистальный гистидин, но не в белках, в которых этот гистидин замещен на аргинин или тирозин, также были объяснены некоторым взаимодействием (за счет водородных связей или в силу стерических факторов) между гистидином и координированной окисью углерода [48]. Разностная фурье-карта между Ее ЮНз- и Ре” СМ -комплексами миоглобина свидетельствует о том, что система связей Ее—С—N остается линейной и что смещается спираль Е[8]. Таким образом, рентгеноструктурный анализ дает непосредственные доказательства существенных пространственных затруднений и определенной гибкости белкового окружения вокруг дистального координационного положения комплекса. Способность связывать гораздо более объемистые лиганды, [c.161]

    Лиганды гема как пусковые системы структурных изменений. гемоглобина млекопитающих [c.255]

    Белковая структура гемоглобина более сложна. Гемоглобин млекопитающих (в том числе человека) имеет мол. массу 64 500 и состоит из четырех полипептидных цепей, каждая из которых содержит свой собственный гем. Преобладающая форма гемоглобина у взрослых людей — гемоглобин А —имеет две пары полипептидных цепей а-цепей, каждая из которых состоит из 141 аминокислотного остатка, и р-цепей — по 146 остатков в каждой. В содержащемся в небольшом количестве у взрослых людей гемоглобине Аг и в зародышевом гемоглобине Р Р цепи замещены другими полипептидами. Несмотря иа то что аминокислотные последовательности полипептидных цепей гемоглобина и миоглобина в значительной степени различаются, трехмерные структуры их чрезвычайно сходны и гемы в молекулах того и другого занимают гидрофобные полости внутри свернутых полипептидных цепей. Проксимальный и дистальный остатки гистидина входят в число девяти аминокислот, которые одинаковы во всех миоглобинах и гемоглобинах у ряда изученных в этом отношении видов животных. [c.169]

    Гемоглобин в водном растворе обратимо связывает различные растворенные газы, особенно кислород и окись углерода. Полагают, что присоединение происходит в четыре стадии (которые, возможно, соответствуют четырем атомам железа в гемоглобине млекопитающих)  [c.63]

    Содержание изолейцина и метионина в гемоглобине млекопитающих (в процентах) [c.62]

    Водородные связи пропионовых групп порфирина. Та часть структуры, с помощью которой белковое окружение гемовой группы могло бы управлять ориентацией порфирина, может быть выявлена путем сравнения окружения гема в субъединицах гемоглобина млекопитающих и в миоглобине кашалота. Как показано на рис. 13, значительное структурное различие касается пропионовокислых [c.60]

    Осмотическое давление широко использовалось для определения молекулярного веса и некоторых других параметров макромолекул. Так, например, еще в 1925 г. было найдено, что гемоглобин млекопитающих имеет молекулярный вес 67 ООО, что в [c.144]

    Первые такие определения молекулярного веса белков были основаны на химическом определении тех элементов или аминокислот, которые содержатся в белке в незначительных количествах. Классическим примером такого способа может служить определение молекулярного веса гемоглобина по содержанию в нем железа. В 100 г гемоглобина млекопитающих содержится 0,34 г железа. Атомный вес железа равен 56, и, следовательно, [c.47]

    Все полипептидные цепи гемоглобйнов и миоглобинов млекопитающих характеризуются молекулярными весами от 16 ООО до 17 ООО и содержат 140—160 аминокислотных остатков, из которых шесть аминокислот, по-видимому, всегда образуют инвариантные фрагменты. Миоглобины млекопитающих содержат 153 аминокислотных остатка, а-цепи гемоглобина млекопитающих содержат 141 остаток, (3-, Y- и о-цепи 146 остатков. Библиографию по имеющимся данным о первичной структуре см. в работе [118]. [c.149]

    Эритроидные стволовые клетки служат предшественниками содержащих гемоглобин эритроцитов. Вспомним (гл. 4, разд. Д, 7), что гемоглобины млекопитающих состоят из двух а-цепей и еще двух других цепей — либо , либо у, либо б, либо е. Гемоглобин взрослых в основном имеет структуру а2 2, но имеется также небольшое количество гемоглобина 0202. Для эмбриона на ранних стадиях развития характерен гемоглобин 0282, но на последующих стадиях е-цепи замещаются двумя другими, свойственными эмбриональному гемоглобину цепями, а именно °Y и Генетические исследования показали, что гены е-, у-, – и 6-глобина тесно сцеплены [188]. Почему же в отдельном эритроците присутствует гемоглобин только одного типа Видимо, дело в том, что для данного набора генов существует только один промотор. Если после каждого гена имеется сигнал-терминатор, то очевидно, что будет идти транскрипция только того гена, который ближе всех прилегает к промотору. В случае потери на каком-то этапе развития этого гена начнет транскрибироваться следующий ген и т. д. таким образом могут происходить нарастающие постепенные изменения в выражении гена в эритроцитах. Еще одна особенность процесса дифференцировки эритроцитов — это его чувствительность к гормону эритропоэти-ну, гликопротеидному гормону, образующемуся в почках [184—186]. Под действием эритропоэтина в дифференцирующих стволовых клетках начинается интенсивный синтез гемоглобина, и они окончательно превращаются в эритроциты [186а]. [c.364]

    Дезоксигемоглобин содержит высокоспиновый ион Ре , а оксигемоглобин — низкоспиновый ион Ре . До сих пор существуют разногласия по поводу конформационных из.менений, происходящих в ходе окислительно-восстановительного цикла цптохрома с [459, 509, 564]. Поэтому мы ограничим обсуждение хорошо изученным случаем тетрамерного гемоглобина млекопитающих [60, 662, 666]. [c.255]

    В тетрамерном гемоглобине сродство гема к Оа контролируется концентрациями О2, СО2, и 2,3-дифосфоглицерата. Что же было достигнуто в результате эволюции мономерного гемоглобина типа миоглобина в сложный гемоглобин млекопитающих Основное преимущество заключается в возросшей физиологической приспособляемости тетрамерного белка, которая достигнута за счет постепенного перевода сродства к кислороду, свойственного центру связывания, под контроль внеии1их влияний [276, 549, 667] (рис. 10.4). [c.257]

    Биологические функции белков исключительно разнооб разны. Некоторые из них обладают свойствами гормонов, ре гулирующих различные процессы обмена веществ (например инсулин поддерживает уровень сахара в крови) другие белкв действуют как катализаторы (ферменты) биологических про цессов, и, наконец, ряд белков является биологическим стро ительным материалом (например, коллаген соединительны тканей и кератин волос). Выше уже были упомянуты свойств гемоглобина млекопитающих как переносчика кислорода Функция некоторых белков крови заключается в обраЕэваниЕ антител, обусловливающих сопротивляемость к заболеваниям а так называемые нуклеопротеиды входят в качестве важной составной части в гены, которые несут наследственную инфор мадию и передают ее в процессе деления клетки. Вирусы, на пример вирус табачной мозаики, состоят из нуклеопротеидов заключенных в белковую оболочку. Структура многих вирусо настолько регулярна, что они могут быть получены в виде хо рошо образованных кристаллов. [c.512]

    Гемоглобин состоит из белка—г л о б и и а и простетической группы — г е м а. Видовая специфичность гемоглобина человека и различных животных обусловлена не гемом (гем имеет одинаковое строение во всех гемоглобинах), а белковой частью — глобином. На это указывает, в частности, различное содержание некоторых аминокислот в гемоглобинах млекопитающих, что видно из табл. 6. [c.62]

    Рентгеноструктурный анализ четвертичной структуры координационного гемоглобина млекопитающих был выполнен на метгемоглобине [16, 103, 140], поскольку кристаллы с достаточно высоким содержанием окснгемоглобина не могут быть получены экспериментально. Недостаток структурных данных по гемоглобину, координированному кислородом, обусловлен окислением оксиге-моглобина в метгемоглобин за период 1—2 месяца, в течение которого выращиваются кристаллы до размеров, необходимых для рентгеноструктурного анализа [113], и окислением оксигемогло-бина, аналогичного окислению оксимиоглобина [142] (разд. 2.1.6, 3), под действием рентгеновского облучения. Давно известно, [c.57]

    При интерпретации карт разностной электронной плотности было предположено [142], что положение атома молекулы кислорода, координирующего с атомом железа, соответствует положению, занимаемому кислородом молекулы воды в метмиоглобине. Поскольку, согласно модели Полинга, с точки зрения электронной структуры атом железа должен образовывать резонансную двойную связь с координирующим атомом кислорода, следует ожидать некоторого уменьшения длины связи железо — кислород. Кроме того, в модели Полинга (рис. 17) требуется удлинение связи 0—0 вследствие образования простой связи между атомами координированного кислорода. Разностный синтез Фурье оксимиоглобина относительно метмиоглобина [142] не обладает достаточной точностью для определения столь детальных стереохимических соотношений. Кроме того, хотя образование водородной связи с остатком дистального гистидина может приводить к стабилизации молекулы в данном миоглобине, вообще говоря, она вовсе не обязательна. Как эритрокруорин hironomus [177], так и миоглобин Aplysia [178] не имеют остатка дистального гистидина, соответствующего остатку в миоглобине кашалота или гемоглобинах млекопитающих. [c.73]

    У этой группы белков особенно хорошо выражена регуляция связывания кислорода, отвечающая физиологическим потребностям организма. Например, связывание кислорода гемоглобином млекопитающих регулируется pH и органическими фосфатами и обнаруживает кооперативные свойства (разд.7.5 и 7.6). Полиморфизм или неоднородность, т. е. наличие нескольких весьма близких между собой белков, среди гемоглобйнов и миоглобинов встречается очень часто и представляет собой скорее правило, чем исключение (примеры этого можно найти в работах 31, 241 ]). Потребности организма, по-видимому, лучше удовлетворяются при наличии нескольких белков с весьма близкими свойствами, что позволяет адаптироваться к различным случайностям. Относительная и абсолютная концентрация этих близких по свойствам белков может меняться в зависимости от возраста (см., например, работу [241] и разд. 7.2) или в ответ на изменение среды. Так, концентрация гемоглобина в крови может повышаться на 20% у людей, живущих высоко над уровнем моря у ракообразных Daphnia концентрация гемоглобина может изменяться в 10 раз в зависимости от концентрации кислорода в воде [82]. [c.143]

    Естественно, что больше всего внимания уделялось исследованию гемоглобйнов и миоглобинов позвоночных, особенно млекопитающих. Миоглобины образованы одной полипептидной цепью, а все гемоглобины млекопитающих содержат четыре полипептидных субъединицы — по две субъединицы одного из двух типов. [c.147]

    Эффект Бора, т. е. взаимное влияние изменения pH и связывания кислорода, тесно связан с описанным выше гем-гемовым или гомо-тропным взаиА-юдействием, хотя эти два эффекта удается разделить в случае некоторых гемоглобйнов (разд. 7.5). По-видимому, эффект Бора определяется несколькими аминокислотными остатками, р/С которых меняется вместе с изменением окружения, которое сопровождает R—Т-переход. К этим остаткам относятся аргинин НСЗ и валин NA1 в а-цепи, а также гистидин НСЗ в (3-цепи. Все эти остатки участвуют в гомотропном взаимодействии, равно как и гистидин Н5 в а-цепи, который затрагивается при этом лишь косвенным образом [169, 173]. 2,3-Дифосфоглицерат влияет на свойства гемоглобина, связываясь специфически с Т-формой белка с образованием комплекса состава 1 1 [169, 173]. Исследования мутантных и модифицированных гемоглобйнов, в том числе изучение структуры областей, в которых находятся С-концевые остатки, также подтверждают важную роль солевых мостиков в механизме гомотропного и гетеротропного взаимодействия в гемоглобинах млекопитающих [94, 130, 169, 173]. [c.177]

    Уникальной характеристикой активных клубеньков является присутствие красного пигмента, леггемоглобина. Подобно гемоглобину млекопитающих леггемоглобин обладает важным свойство.м — способностью к связыванию и иммобилизации кислорода. Существенно также, что этот процесс обратим. Значение этого белка, производимого бобовыми и располагающегося в цитоплазме хозяина [558], было понято только после осознания роли кислорода. Ризобактерии — строгие аэробы, они могут расти и размножаться только в присутствии кислорода. Однако энзим, который они вырабатывают, нитрогеназа, инактивируется при высоком содержании кислорода и может фиксировать азот только в бескислородной атмосфере. Похоже, что леггемоглобин осуществляет необходимую регуляцию распределения кислорода внутри клубеньков. Он связывается с молекулярным кислородом, так что нитрогеназа не ингибируется, но связанный кислород может быть доступным в дыхательных центрах в цитоплазме хозяина вблизи бактероидов [559]. Структурная организация клубеньков также способствует быстрому удалению продуктов фиксации азота, накопление которых ингибирует связывание. [c.278]

    Отметим еще один важный момент возможно, что с понижением температуры прочность присоединения модуляторов к гемоглобинам эктотермных животных увеличивается. Известно, что именно так обстоит дело с присоединением 2,3-ДФГ к гемоглобинам млекопитающих. У эктотермного организма такой эффект был бы компенсаторным влияние прочно связанного отрицательного модулятора по крайней мере частично противодействовало бы положительной температурной модуляции сродства НЬ к Ог, которая, как мы уже говорили, скорее всего была бы для организма невыгодна. [c.374]

    Часто имеются различия в содержании аминокислот и химическом поведении одного и того же гемопротеина, полученного из разных источников. Например, наблюдаются значительные различия в кривых равновесия с кислородом для гемоглобина млекопитающих и гемоглобина птиц. Пероксидаза, полученная из хрена, по своим свойствам отличается от пероксидазы из лейкоцитов, содержащей иную порфириновую группу [5]. Бактериальная каталаза обладает несколько большей каталазной активностью, чем каталаза из эритроцитов, хотя оба гемопротеина содержат по четыре нетронутых гематиновых группы обе каталазы более активны, чем каталаза из печени, в которой одна или больше гематиновых групп превращено в каталитически неактивную молекулу пигмента желчи. [c.197]

Биология Том3 Изд3 (2004) — [

c.166

]