Lenindzher Основы биохимии т.1 (1128695), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Связывание молекулы кислорода с одной ит субьединни. имеющей низкое сролсгао к кислоролу. инлупируег переход щ пй субьелинипм н форму с высоким сродстном. Такой переход е свою очередь повышает иероятность того, ч го последоеатедьное присоединение кислорода к другим субьелинииам буды нгщупироаагь ах переход а форму с льнским сродстаом. чего изменяется четвертичная структура всей молекулы; прн этом ее сродство к кислороду повышается, а сродство к СО« и ионам Н ' понижается. Наоборот, при освобождении кислорода четвертичная структура вновь принимает исхалную форму, спасабствуюшую связыва- 215 1Л. 8 ГЛОБУЛЯРНЪ|Е БЕЛКИ: ГЕМОГЛОБИН 10 мкм й мкм нию СОх н ионов Н .
Были предложены различные теории для детального объяснения всех структурных изменений г емоглобина„наблюдаемых в процессе его оксигенации и дезоксигенацин, а также происходяших цри этом изменений а его способности к связыванию лигандов (рис. 8-19), Но каковы бы нн были детали всех этих изменений, ясно одно гемоглобин может служить моделью автоматической регулирующей системы при рассмотрении других олигомерных белков.
например ферментов, особенно тех из пих, которые обладают как кепалитнчсской, так и регуляторпой активностью. Многие белки, наделенные такими регу- лязорными свойствами, состоят нз двух или большего числа пригнанных олна к другой полипептидных цепей, образуюших характерную четвертичную структуру, способную изменяться при переходе белка из одного активного состояния в другое в процессе его функционирования.
8.! 7. Серпонидноклетпчнаи анемии — «малекулирнаи болезнь» гемоглобина Насколыго важную роль играет аминокислотная последовательность в формировании вторичной, третнчной и четвертиююй структур глобуляриых белков, а следовательно, и в возникновении у них биологической активности, было особенно наглядно показано на примере серионгхдгсоклетсчисй анемии — наследственного заболевания, связанного с генетической аномалией гемоглобина.
У таких больных периодически (чаше под влиянием физической нагрузки) возникают приступы резкой слабости, тошноты н одыптки; эти симптомы сопровождаются тахикарлией и появлением шумов в сердце. Содержание гемоглобина в крови таких больных резко снижегю— вдвое против нормы, которая составляет 15 — 16 г на 100 мл; поэтому и говорят об «анемии» (малокровии). При исследова- Рнс. 8-уа ж Фогографиясерповидньгх эритродитов, полученная при помощи сканирующего электронного микроскопа. Для сравнения в венгре помещена нормальная клетка (см.
также рис. 8п 5). Б. Несколько ссрпонидвых «леток причудливой формы, показанные ори бояьщом увеличении. В. ЭлектрОнная микрофотография серповидного эритропита, святая в прохолящем пучке; видны продольные ряп ы полимерных молекул серповиднокясточного гемоглобина, прилающих клетке необычную форму. 2!6 чхсть !. Биомолекулы Ф !З! ® серии аа ие ри талиизееи йа ~ю нин крови таких больных обращает на себя внимание не только рпэкос уменьшение числа эритроцитов,но и неправильная их форма.
Наряду с необычно большим количеством незрелых эрнтропитов час~о попадаются удлиненные н тонкие- серповидные.-клетки (рис. 8-20). Чиизо таких эритроцитов сильно возрастает при недостатке кислорода в крови. Серповидные клетки очень хрупки, легко разрываются, чем и обьясняется низкий уровень гемоглобина у таких больных. Наблюдаются и еще более серьезные послелсгвия: кровеносные капилляры там, где они особенно узки, блокируются удлиненными эриз.роцнтами неправильной формы„что и служит главной при:!иной ранней смерти во многих случаях этой болезни. Серповидноклеточная анемия- это генетическая болезнь, при которой больной наследует мутантные гены от обоих ролителей. В тех случаях, когда муз антный ген унаследован только от опного из родителей, его обладатель становится носителем признака серисиидноклеглочносгли без явных наголо! ических симптомов. При такой форме серповидноклеточности (ею поражено примерно 8)и,', негритянского населения Соединенных Штатов) серповидные эритроциты составляют всего около 1".и их общего числа.
Люди со скрытой формой серповидноклеточности могут вести вполне нормальный образ жизни, но лол- Рис. Г-2!. Ассоциацил молекул лезоксигемотлобина З обраэуююик пучки нерасз воримык трубчаз ык нитей, которые сзрилают эритроциз ам искаженную серповипную фОРму. жны избегать больших физических нагрузок и всякого рода неблагоприятных воздействий на систему кровообращения. Необычная форма эритроцитов у больных серповидноклеточной анемией обусловлена присутствием в них аномального гемоглобина. Гемоглобин серповидных клеток получил название гемоглобина $, тогда как гемоглобин, содержащийся в эритроцитах нормальных взрослых людей, называется гемоглобином А. При дезоксигенации гемоглобин Я становится нерастворимым и образует пучки трубчатых волокон (рис.
8-21), что совершенно несвойственно гемоглобину А, сохраняющему растворимость и после освобожления кислорода. Именно нерастворимые волокна дезоксигемоглобина Я приводят к деформации зритроцитов, принимающих серповидную форму. 8.18. Гемтзглобнн больных ое)эцОвнднОклеточиой зйэейяяей имеет измененную амниокислотнуйо пОслвдоззтельи ость В конце 40-х годов Лайнус Полинг и Гарвей Итаио обнаружили, что серповидноклеточный и нормальный гемоглобины, помещенные в электрическом поле, т,е. подвергнутые элект.рофорезу (разд.
б.б), мигрируют к положительно заряженному электроду с разными скоростями; гемоглобин 8 немного отстает от гемо- ГЛ. К ГЛОБУЛЯРНЫЕ БЕЛКГ!: ГЕМОГЛОБИН глобина А. Исследователи сделали вывод, что гемоглобин $ должен содержать несколько меньше отрицательно заряженных К-групп, чем гемоглобин А. Позднее Вернон Инграм придумал довольно простой экспериментальный способ, позволяющий более точно локализовать различия в полипептидных цепях гемоглобина 8 и гемоглобина А. Предложенный им метод пептидных карт и поныне широко используется для выявления генетических разновилностей не только гемоглобинов, ио и других белков.
Инграм обработал оба гемоглобина, $ и А, трипсином, который разрывает только те пептццные связи, в которых карбоксильная группа принадлежиз. остаткам аргинина или лизина (разд. 6.7, в). Это привело к образованию пептидных фрагментов 28 сортов, поскольку в а- и б-цепях содержится в общей сложности 2 г остатков лизина и аргинина. Смесь пептидов, полученных при расщеплении каждого гемоглобина, была нанесена на фильтровальную бумагу, смоченную буферным раствором, и подвергнута электрофсрезу, в результате чего пептидные фрагменты разделились, хотя н не полностью, наотдельныезоны.
Послетогокакфнльтровальная бумага была высушена„через нее пропустили буферный раствор с другим значением рН для хроматографического разделения пептидных фра| ментов в направлении, перпендикулярном направлению электрофореза (разд. 521). Когда бумага была снова высушена и в прогретом состоянии обработана нингидрином (разл. 5А9), получилась характерная двумерная пептццная карта со всеми пептидными фрагментами.
Как видно из рнс. 8-22, гемоглобин $ отличается от гемоглобина А по положению на пептидных картах только одного пятна, из чего следует, что в гемоглобине $ содержится всеголишь один пептид, отличающийся по своему заряду от соответствующего пептьша гемоглобина А. Анализ элюированных из бумаги пептидов позволил Инграму сделать вывод, что они различаются только по одному аминокислотному ост.атку: в том положении полипепптдной цепи, в котором пентид иэ нормального гемоглобина А содержит Рис. 3-22. Пептидиыекартытрипсииовьп пептипов гемоглобина А и гемоглобина Б. Иа карте гемоглобина Б смещено положение всего одного пнпида(показаииого красным пветомь содержащего генетически измененную аминокислоту.
остагнок глутаминовой кислоты, и сметценгзом пеениде из гемоглобина 5 находится остаток валина (рис. 8-22). Все остальные амииокислотные остатки в цепях гемоглобина $ идентичны остаткам гемоглобина А. Оказалось„что «неправильный» остаток находится в положении 6 ()-цепей. Поскольку К-группа валина не имеет электрического заряда, а К-группа глутаминовой кислоты несет при рН 8 отрицательный заряд (рис. 8-23), ясно, что серповидноклеточный гемоглобин должен содержать на два отрицательных заряда меньше, чем гемоглобин А — по одному на каждую из двух (3-цепей молекулы гемоглобина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
