Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 19
Текст из файла (страница 19)
что и миоглобин. и характеризуются аналогичной гиперболической кривой насыщения.) 1Из работы БсапЬцгу 7.В., %упйаагс1еп 1. В.„ргедг1скзоп 1з. Я. (ег1ссоге1: Т1се МесаЬо11с Вакса об 1п1сег11ес1 1Зсзеазез. 411с ед. МсОгатт-И сИ. 1978, с изме- нениями.1 вать О, зависит от того, содержатся ли в данном тетрамере другие молекулы О,. Если да, то последующие молекулы О, присоединяются легче. Следовательно, для гемоглобина характерна кииетика кооперативного связывания„благодаря которой он связывает максимальное количество О, в легких и отдает максимальное количество О, при тех Ро, которые имеют место в периферических тканях. Сравните, например, какие количества кислорода связываются гемоглобином и миоглобином в легких, при Ро = 100 мм рт.
ст., и какие в тканях, при Р„, = 20 мм рт. ст. (рис. 6.8). Сродство гемоглобинов к О, характеризуется величиной Є— значением Р„, при котором наблюдается полуиасыщение гемоглооина кислородом. Значение Рте у разных организмов существенно различается, но во всех случаях оно превышает значение Р, в ог периферических тканях рассматриваемого организма. Это хорошо иллюстрирует фетальный гемоглобин человека (НВГ).
Для НЬА Р„= 26 мм. рт. ст., а для НВГ Р„= 20 мм рт. ст. Благодаря этой разнице гемоглобин Г отбирает кислород у НЬА, находящегося в плацентарной крови. Однако после рождения ребенка НВГ утрачивает свою функцию; обладая более высоким сродством к О„он высвобождает меньшее его количество в тканях. Белки: миоглобии и гемоглобин Оксигенирование сопровождается значительными коиформациониыми изменениями в гемоглобине (ЧН+ з (ч'Н+ з я, СОО Агв 126 141 СОО 'Г Ряс. 6.9. Солевые связи между субъединицами в дезоксигемоглобине. Прн оксигенировании зти нековалентные связи. обусловленные электростатическими взаимодействиями. разрушаются.
(Из книги Ягуег 1..: В(осйепнзггу, 2пд ед., ггеетап, 1981, с изменениями.) гистидин (Г8), а также связанные с ним соседние остатки. Конформациоииые изменения в окружении гемогруппы Оксигеннрование гемоглобина, как и миоглобина, сопровождается структурными изменениями в окружении гемогруппы. При оксигенировании атом железа, который в дезоксигемоглобине выступал на 0,06 нм из плоскости гемового кольца, втягивается в эту плоскость (рис.
6.! 3). Вслед за атомом железа ближе к гему перемещается и прокснмальный Рис. 6.16. Переход гемоглобина из Т- в К-форму сопровождается поворотом одной пары жестко связанных субъединиц (аД3,) на 15" относительно другой такой же пары (а 113,). Ось вращения эксцентрична, т.е. одновременно происходит сдвиг димера (аз(~3,) ближе к оси тетрамера.
На этом рисунке показан поворот и смещение затененной а! Ц-пары относительно незатененной а,1р,-пары (последняя считается неподвижной). Связывание О„сопровождается разрывом солевых связей, образованных концевыми карбоксильными группами субъединиц (рис. 6.9). Это облегчает связывание следующих молекул О„поскольку при этом требуется разрыв меньшего числа соленых связей. Указанные изменения заметно влияют на вторичную, третичную и особенно четвертичную структуру гемоглобина. При этом одна а1р-пара субъединиц поворачивается относительно другой а1'13-пары, что приводит к компактизации тетрамера и повышению сродства гемов к О, (рис. 6.10 и 6.11). Четвертичная структура частично оксигеннрованного гемоглобина описывается как Т-состояние (от англ.
гаы — напряжение); полностью оксигенированному гемоглобину (НЪО,) отвечает К-состояние (ге- 1алеИ- — релаксированное) (рис. 6.12). Термины К- и Т-состояння используют для характеристики четвертичной структуры аллостерических ферментов; меньшим сродством к субстрат у обладает Т- состояние.
Транспорт двуокиси углерод» Гемоглобин не только переносит кислород от легких к периферическим тканям, но и ускоряет транспорт СО, от тканей к легким. Гемоглобин связывает СО, сразу после высвобождения кислорода; примерно 15% СО„присутствующего в крови, переносится молекулами гемоглобина. Находящаяся в эритроцитах карбоангидраза катализирует превращение поступающего из тканей СО, в угольную кислоту (рис. 6.14).
Угольная кислота быстро диссоцнирует на бикарбонат-ион и протон, причем равновесие сдвинуто в сторону диссоциации. Для азо кои чаорма! Окси .форма! с — н Ф нс сн Рис. 6.! 3. При оксигенировании диаметр координационной сферы атома железа становится меньше, и он втягивается в плоскость гема. Вместе с атомом железа смещается гистидин РЗ. (Из книги Ягуег (: В!осЬетпагу, 2пд ед., Егеептаи, 198 („с некоторыми изменениями.) Т-форма и -форма Рис. 6.12. Вероятность перехода из Т-формы в К-форму повышается по мере последовательного оксигенирования каждой из четырех гемогрупп.
В представленной здесь модели соленые мостики (прямые линии), связывающие субъединицы в Т- форме. разрушаются по мере присоединения кислорода, и даже те соленые мостики. которые остаются неразрушенными. постепенно ослабляются (волнистые линии), Переход из Т- в К-состояние не связан однозначно с присоединением определенного числа молекул кислорода, однако при связывании каждой новой молекулы кислорода вероятность этого перехода повьпцается На переход между двумя состояниями оказывают влияние протоны, двуокись углерода. хлорид и ДФГ.
Чем выше их концентрация, тем болылее число молекул кислорода должно связаться. чтобы оказался возможным переход. Полностью оксигенированные молекулы в Т-состоянии и полностью дезоксигенированные в К-состоянии ие показаны— они слишком неустойчивы, чтобы присутствовать в заметном количестве. (Из работы Ретц!х М. Р.: Негпой(оЬ!и ягис!цге апд геар1га(огу сгапарогк 5л', Атп.
(Вес.) 1978:239:92, с изменениями.) Рис. 6.11. Изменения, происходящие в области ип(),-контакта при оксигенировании. Контакт как бы «йерескакивает» с одного зубца на другой, с заменой одной водородной связи на другую. Остальные связи образованы не- полярными остатками. (Из работы Реги(г М. Г.: Мо(есц!аг рагйо1ойу о('Ьшпап Ьепюй(оЬ(п.
8(егеосЬеппса) !п(егрге(айоп о('аЬпоппа( охуйеп а())п!!1ез. Юагиге 1971:232:408, с любезного разрешения.) Е рь. нс Старик вскоп оттапкияаиив ~ рв Пповкооть ~порфирииоаого +О 1! кольца Е- спирапь Белки: гииоглобии и гелюглооии со, » н,о — . н,со,, » ь» у кислота — нсо; ьн' Самопроизвольно Рис. 6.14. Образование угольной кислоты в ходе реакции, квтвлизируемой кврГювнгидрвзой эритроцитов, и ее диссоциация нв бикврбонат-нон и протон. предотвращения опасного повышения кислотности крови должна существовать буферная система, способная поглощать избыток протонов. Гемоглобня связывает два протона на каждые четыре освободившиеся молекулы кислорода и определяет буферную емкость крови (рис.
б.15). В легких идет обратный процесс: присоединение кислорода к дезокснгемоглобину сопровождаетсн высвобождением протонов, которые связываются с бикарбонат-ионами, переводя их в угольную кислоту. Далее эффективно действующая карбоангидраза катализирует превращение угольной кислоты в углекислый газ, выдыхаемый из легких. Таким образом, связывание кислорода тесно сопряжено с выдыханием СО,. Это обратимое явление известно как эффект Бора.
Эффект Бора является свойством тетрамерного гемоглобина и определяется гем-гемовым взаимодействием, лежащим в осно- Удаляется вместе с выдыхаемым воздухом 2СО»+ 2Н,О $ ййй2 2Н»СО» Периферические ткани н»».»о. гнсо. +гн. 4О 2Н* +2НСО, 4о, Няъ*гн+ [Буфер) Легкие 2Н,СО, ~~ ~Кар~сей~ 2СО, + 2Н,О Образуется в цикле Красса Ряс. 6Л5. Эффект Бора. Двуокись углерода, образовавшаяся в периферических тканях, реагирует е водой, образуя угольную кислоту, которая диссоциирует на бикврбонвтион и протон. Дезоксигенированный гемоглобин выполняет роль буфера — -он связывает протоны и поставляет нх в легкие.
В легких связывание гемоглобином кислорода сопровождветея высвобождением протонов из гемоглобина. Протоны соединяются с бикврбонат-ионом, образуя угольную кислоту, которая при участии кврбоангидрвзы преврагцается в двуокись углерода и воду. Двуокись углерода (углекислый газ) удаляется из легких с выдыхаемым воздухом. ве кооперативных эффектов. У миоглобина эффект Бора не обнаруживается. Молекулярная основа эффекта Боря Протоны, ответственные за эффект Бора, высвобождаются в результате разрушения солевых мостиков, которым сопровождается связывание кислорода с Т-структурой; они отсоединяются от атомов азота остатков гистидина (14б) в !3-цепях.
Эти протоны сдвигают равновесие в сторону образования угольной кислоты, которая расщепляется карбоангидразой с образованием СО. (рнс. 6.15). Наоборот, при высвобождении кислорода вновь формируется Т-структура с присущими ей солевыми мостиками, при образовании которых происходит присоединение протонов к остаткам гистидина в !3- цепях. Таким образом, в периферических тканях протоны благоприятствуют образованию соленых мостиков путем протонирования (по атому азота) концевых остатков гистидина в )3-субъединицах. Образование солевых мостиков форсирует освобождение кислорода из оксигенированной К-формы гемоглобина. Итак.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
