Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_3 (1123311), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Уникальной особенностью гемоглобина является его способность обратимо связывать Оь образуя стабильный комплекс, без окисления гемового Ге'+ в Ге' . Это оказывается возможным, поскольку в гидрофобном гемоном кармане, из которого вытесняется вода, для гема создается среда с низкой диэлектрической постоянной. Реакция От со свободным феррогемом, приводящая к образованию ферригема и супероксидного иона [От), гем-Рея++ Оз и==се гем-Резь...Оз ~~ гем-Риз++ Оз эффективно протекает в растворах с высокой диэлектрической проницаемостью.
Однако в среде с низкой диэлектрической проницаемостью разделение зарядов в комплексе тем-Гез+...Оз с образованием гем-Ге'ч+ Оз оказывается неблагоприятным и Оз Рнс. 31.1. Дизгрзмыз четвертичной структуры НЫ)з, покззывеющзя рвсположение субъеднпнц. Остзткн, учвствуияпие в образовании двух различных областей контакта между субъединицамн пф~ (а) и п,()з (б) имеют ту же нумерацию, что и нв рис.
31.3. Нз рис. б истиннвн ась симметрии показана вертикальной линией, з две псендоосн представлены горизонтальной линией и линией, перпендикулярной плоскости рисунке. (1дгйегзап 1г. Е., бе(з 1., 3(гпс(пге зпб Ас11оп о1 Рго(е(пв, Нвгрег впб Кати, Рпыжйегз, Йею Уагй, 1969.) ! 228 ис жидкАя сРвдА ОРГАиизмл связывается обратимо без окисления железа гема. В качестве иллюстрации можно привести реакцию Оз с комплексом фенилзтилнмидазола и дизтилового зфира гема (1). Нл — СН2 — Ы ~~И вЂ” Ге~+ + Оз и — Сна — СН2 Ы~~~Ы ~~а~ + Оа В водной среде реакция протекает быстро с образованием комплекса Ш и О,.
Если комплекс 1 находится в тонком слое гидрофобного полистирола, то Оз присоединяется обратимо без окисления и образования комплекса Ш. С НЬ очень сходен миоглобин (МЬ) мышц позвоночных. В виде окснмиоглобина (МЬОЯ) он служит резервуаром Оз в покоящихся скелетных мышцах, а при мышечной активности освобождает О~ (равд. 31.6.2). Только около 30 остатков аминокислот миоглобинов гомологичны аминокислотиым остаткам а- илн ()-цепей гемоглобинов позвоночных, однако третичные структуры миоглобннов и цепей НЬ поразительно сходны; сходными являются также локализация и протяженность спирализованных и иеспирализованных участков вторичной структуры (рис.
31.3). Наиболее важным структурным отличием между НЬ и МЬ является расположение К-групп на поверхности молекулы. Гемоглобнны имеют большое число расположенных на поверхности м-групп, которые обеспечивают комплементариые контакты между субъединицами и ассоциацию цепей с образованием иативиой четвертичной структуры <4ф. Так как на поверхности глобулы МЬ отсутствуют К-группы, соответствующие тем, которые осуществляют контакты в а- н (1-цепях„то в разбавленных растворах МЬ находится в виде мономера и не может также замещать а- или б-субъединицу в НЬ.
Комплементарные контакты между субъединипами НЬОз приведены схематически иа рис. 3!.1. Контакты образуются преимущественно между а- н р-цепями, имеется также несколько контактов а — а и (1 — (1. Каждая а- и р-цепь образует контакты с двумя примыкающими неидентичными соседними цепями. т. е. контакты двух типов. Для обозначения различных контактов цепи произ- 53, ГЕМОГЛОБИН И ХИМИЯ ДЫХАНИЯ зе зо а ча1- -ыи 504-нн-А36Азр !зеты-м -уа1-3зз-лза-аза.тч,с1у.зуз.уаз-сзу А3а-нн-А! .Йу-яв.туг-с!УА!аю зо 565НЬаеи Т1иРю ОиОи4У65егАгауаьтьгАзаьеитгР С1УАУзуа1Азр- -Уа1Азр 610Ч6661У ОУ- .Сзи-Азр-Уза- ЯУ- -Рье.
-Сзи- -Азр- -Ага-ТЬг.пе- -5ег- -тЬг -Аи -АЬ. зе ю зе СаеА16-3.еи63вАЧЬМ41-РЬ04.ев.вег.РЬ04'ю-ТЬгТЬг4.узТИТуг.РЬе-рго.НЬРЬе- Азр4.еи-5згНию 40 60 61иАза4.еи Оу Агз Ьеи-ЬевуаЬУа1 Туг РюТгрТЬг СМ Агз ИнРЬе 61оуег РЬ061у Аир4лнвФг Тьг Рю А6Р -тьг .56РА1а5ег .5ег- 60 ТО -с !6-54з-А!а-с!и-уа!.
3уз-Оу-ни-с!у-!уз-!уз-уз!-Аь- гир-А!6.!.еи-тьг-Аю-А 16АЬ 1.А1а-ни.уа1-Ач!" 64 60 А! а.ча1-ма!.с!у-Азр.рго4. уз-уз!3 ь уз.А3а-на.О у4.уз4.уруа34.ее яу.Азарьеаег-А6рс1у4.еи-А!а н1 рвов-Ащ- -ке- -ТЬг-5ег4.егзЯу- АЬ4И44з. ае 60 «06 Азр-Нег-рю.Азр.А!аз.ев-5ег.А 3а4.ее-вег-Азр4.еи нурль43'юьу6 ьен-Агвчи44юркечаьлчерье4.увузизсеизе 64 ио Азр-зеи-гуз.с3у.тьг Рье-Аза-тьегеи-5ег-с!н.зеи-н1з.сую:.Азрчуз.зеи.н36-УМ-А5р-риис!и Ази4гье-лгв-зеи.гнз -Ов- -5ег-Яа- оо 660 Тю-н1 6 с у»4.ее-ьсн-ча!.ть г4.ен.АЬА 16.н!е.еенрю А!66!н.рьельрР404316 уаьн3РА ь 5м 1.еи.Азр 4.узрзч- пе зю ззо Сзу-мр-Ча1-3еи-Чаз-еуз-уаыен-А1а-Ни-НЬ-РЬе-Сзу-гуз-С3н-РЬе-ТЬГ.Рнер!о-уа1-Сзи-ма- Ча-Туг-С1Н-ТУ6-Ч61. 'г -Тье -не- -61и- -5юТуг- 446Р -Он-Меь -А!в.А ое 640 Ьевюа5егзуа!вег ТЬгЧ61 4.ен ТЬг 5агаззтугьгк 140 146 ча!-мааума3-Аза-юр-юа.! аиюааи Ау!туг-н36 -Ть -зег-зег Агв- Рис.
3!.2. Последоаательность аминокисазот а-, Рч у- и 6-цепей гемоглобина человека. Приведена полная цоследоаательность 6- и Р-цепей! у у- и 6-цепей приведены только те остатки, которые отличаются от соотаетстаузояил остаткоа 6- и р-цепей. ВОЛЬНО ОбсанаЧПЛИ КаК аз, аь Р! И Рв, ХОТЯ ДВЕ а-ЦЕПИ (Кан И ДВЕ р-цепи) идентичны. Так, например, а-цепь образует аф1- и аура-контакты, которые идентичны аврв- и аярз-контактам соответственно, Большинство контактов образовано гидрофобными К-группами, имеется также несколько контактов, обусловленных водородными н электростатическими связями.
34 К-Группы образуют а!рз-контакть3 и !9 35-групп — апзз-контакты. Большое значение имеет то обстоятельство, что при дезоксигенировании НЬ05 происходит перемещение субъединип; при этом контакты а!р! почти не меняются, значительное смещение происходит в области а!рв-кон- !239 гж жидкая сРедА оргАиизмА НС2 Туг Рис. 3!.3. Схематическое изображение вторичной н третичной структур одной субъеднницы гемоглобина позвоночных. а-Углеродные атомы скелета полппептида изображены черными кружочками и пронумерованы 1, 2, 3,..., согласно их локализации в спирализованных сегментах, обозначенных от А до Н, или в не спирализованных сегментах, обозначенных АВ, С!У, ЕР....
Гемовая группа локализована в гидрофобном кармане, она связана координационной связью с прок. симальиым гистидниом Г8. Буквами К„Ч и Р обозначены соответственно метильные, винильные группы н группы пропионовой кислоты тема, Остаток дистальиога гистндина Е7 локализован в гидрофобном кармане около Е11 Уа!. Взаимная ориентация остатка тиразина НС2 и других остатков различна в НЬ и НЬОз. 'грегита И. г'., Вг. №6. Во!1., 32, 195 (1976).1 тактов. Эти и другие изменения четвертичной структуры, сопровождаюгцие процессы оксигенирования и дезокснгенирования, имеют решаюгкге значение для нормального функционирования гемоглобина„этот вопрос рассматривается ~ниже (рази.
3!.4). 81. ГемОГлОБин и химия дыхания 1231 3!.2.4. Гетерогенность гемоглобина Обычно гемоглобины взрослого человека образованы а- и р-цепями с последовательностями, приведенными на рис. 31.2, однако в популяции людей наблюдается значительная гетерогенность структуры НЬ. Различают три типа гетерогенностн гемоглобинов человека; 1) эмбриональная, 2) обусловленная наличием минорных компонентов и 3) генетическая. 81.2.4.1. Эмбрнональнаи гетерогенность В крови плода или эмбриона имеются различные гемоглобины. В эритроцнтах плода наибольшую часть составляет фетальный гемоглобин (НЬР), который состоит из двух а-цепей, идентичных а-цепям НЬА, и двух у-цепей; таким образом, структуру НЬР можно записать как алу",. р- и у-цепи гомологичны, их последовательность отличается 37 остатками (рнс.
31.2). У эмбриона человека в период до 12 недель обнаружен еще один гемоглобин, который, как полагают, имеет структуру апет. в-цепь похожа на рн у-епии, однако ее полная аминонислотная последовательность еще не установлена. Получены данные о наличии у эмбрионов еще одного гемоглобина, имею1цего стРУктУРУ ьтат, У-цепь сходна с а-цепью.На рис.
31.4 показаны относительные количества каждого типа цепей гемоглобина в эмбриональном и постэмбриональном периодах развития человека. О механизмах, контролирующих переключение процесса синтеза гемогчобина (с синтеза эмбрионального гемоглобина на синтез гемоглобина плода, а затем гемоглоби- и/и 50 40 30 20 10 6 12 18 24 30 36 1 6 12 18 24 30 36 42 48 анугпрнугпробнъй ропнаенне постпннальнмй аоарасп1, набеги воарас1п,нааелп Рис. 31.4, Доли (в тп) а-. Р-, т-, бь а- и г-лелей от об~пего количества глобина ч человека во внутриутробном периоде и после рождения.
[1гооб уу. 6., Вг. Меб. Вп)1., 82, 282 11026).] гч, жидкая сРедА ОРГАнизмА 1222 на взрослого человека), известно мало. Благодаря уникальной структуре НЬР обеспечивает доставку От эмбриону из системы кровообращения матери (равд. 31.6.1). 31.2Л.2. Гетерогенность, обуслоалениая минорнмми компонентами В зритроцитах взрослого человека имеется несколько минорных гемоглобинов, составляющих в сумме около 5 — 10$ общего количества НЬ. НЬАт имеет структуру ааабэ. б-Цепи почти идентичны р-цепям, их последовательности отлйчаются только 10 остатками, как показано на рис.
31.2. НЬАт составляет около 2,5$ общего НЬ эритроцитов взрослого человека и появляется приблизительно через 12 недель после рождения (рис. 31.4), Специфическая функция НЬАт неизвестна; известно, однако, что концентрация этого гемоглобина может увеличиться примерно в два раза прн некоторых формах талассемии (равд. 26.5.6.3). В нормальных эритроцитах НЬАгь и НЬА1, составляют соответственно 3 — 6 и 1% общего НЬ. Полагают, что эти гемоглобины образуются в результате неферментативной реакции гт'-концевых остатков валина р-цепей НЬА с глюкозо-б-фосфатом, приводящей к образованию аддукта, представляющего собой шиффово основание.
В случае свободной глюкозы этот аддукт практически не образуется; очевидно, фосфат обеспечивает взаимодействие глюкозо-6-фосфата с ОРАЗ-связывающим участком НЬ (равд. 31.3.2.3), в котором и происходит реакция. Фосфорилированный аддукт хроматографически сходен с НЬЛгь. Высказано предположение, что в результате перегруппировки аддукта Х-концевой группой становится 1-дезокси-1-[Х-валил)фруктово-6-фосфат; при дефосфорнлировании последнего образуется НЬАге. СНа ~1''-11а -й — сн — со" ОН Н 1-аяятаклн(Н-ааака1 МРЭКМОае-а.чааран При сахарном диабете скорость синтеза НЬАге увеличивается, и его количество достигает 5 †!2ов от общего количества НЬ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
