Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Ъоивд связанный) и [Е]ь (от англ. атее — свободный). В рассл<атриваелюм случае би полимера с одним активным центром де и — число активных центров, приходящееся на одну частицу биополимера. уравнение Скэчерда при этом можно записать в виде (3.10) (3.11) [РЦ [Р] <<!а!а/(! + Еа(о) а для ответа системы )( — в виде (3.!2) )! = о[Р] <!<а(а/(! + 7(а(о) = )(ажх/(а(а/(! + «а!0)» где а — коэффициент пропорцноналыюстн между силой ответа н концентрацией комплекса.
Видно, что зависимость имеет гиперболический характер и в сущности представляет собой уравнение, идентичное по виду н сл<ыслу пзотерме Ленгмюра. Предельное значение ответа соответствует полному насыщению биополимера лигаидом. Половина от а $ предельного значения достигается х при концентрации лнганда, равной 1/<<'„ т.е при концентрации, равной ! ! константе диссоцнацип комплекса биополил<ер — лпгапд (рис.
39). Эта зависимость может быть предРис. 39. Эхви<имосгь скоро<-тн ответа <и<темы ставлена в нескольким (й) ат кони< нтрации гвобоаного ли<хнах ((<) при которых она становится линейной, т.е. в виде линейных анаморфоз, например (3.13) 1/)! = 1/Янах + (!/)(<<ах<(а)(1/!0) нви )! = ㄄— (1/Ка)(г/! ). (3 14) На рис.
40 представлены этп анаморфозы н значения параметров, получаемые нз наклона прямых линий и отрезков, отсекаемых имн на осях координат. Такое представление экспериментальных данных мон<ет оказаться полезным для предварительной оценки параметров, характеризующих изучаемый процесс комплек~~образования, которые далее могут быть получены обработкой методом нанменьгаих квадратов. Что особенно существенно, прн этол< наглядно выявляется лнх нейная зависимость илп.
наоборот, отклонение от нее, что свидетельствует о степени пригодности полон<епной в основу рассмотрения модели. С одним и тем же биополимером в ряде случаев могут взаимодействовать несколько разных лигандов. Ннн<е рассмотрен случай для двух лигандов.
П!зи э<он под действием второго лпгапда мо<ьет) измениться константа ассоциации В координатах ([Ць/[Р]<)/[Цг — [Ц</[Р]< прямая линия, на которой лежат экспериментальные точки, отсекает на осп абсцисс отрезок, равньш н, т.е. этот отрезок дает число активных центров на одну частицу биополнмера. Чаще всего исследователи имеют дело с снстемамн, сойер<кащимп значительный избыток лиганда по сравнению с узнающим его биополнмером. В этом случае концентрация свободного лнганда [1,] практически равна внесенной в систему начальной концентрации !а и выражение для концентрации комплекса Р(. нетрудно получить в виде [РЬД/[Р] [Ь!] = Хь [РЬ2]/[Р] [Ь2] = Х2, [РЬ!Ь2]/[РЬ~] [Ь2ы — 1цг, которые позволяют исключить из (3.17) величины [Р], [РЬД, [РЬ2] и [РЬ|Ь2].
Это приводит к выражению |до вль Рис. 40. Линейные анаморфозы зависимости ответа системы от начальной концентрвп ' свободного лиганда: а — в коордккатох 1/Я вЂ” |//о: о — в координатах Я вЂ” Я/Ь биополимера с первым лигандом и (или) химический или биологический ответ присоединение первого лигандв. В целом это йожно представить в виде схемы к| р жя РЬ, — о Й РЬ Ь вЂ” 1й 2 р | 2 где Х| и Х2 — константы ассоциации лигандов Ь| и,Ь со свободным биополимером Р; 27 — множитель, показывающий, во сколько раз изменяется константа ассоциации с одним из лигандов при наличии в комплексе второго лиганда; К вЂ” величина, характеризующая ответ биополимера на взаимодействие с лигандом Ь|1 7— 2зножитель, показывающий, во сколько раз изменяется ответ на прксоединение Ь| при наличии в составе комплекса лиганда Ь2.
Множитель 17 одинаков для обеих констант ассоциации, поскольку суммарная константа ассоциации Р с Ь| и Ь2, равная произведению констант отдельных стадий, не должна зависеть от пути образования комплекса РЬ|Ь2. Процессы, в которых проявляется такое взаимное влияние лигапдов, называют корнера|ооояы.аи.
При этом если сродство первого лиганда нли вызываемый им ответ усиливаются при присоединении второго лиганда, то кооперативность считается оололсио|слоной, а в противоположном случае — оп|розов|елькой. Очевидно, что в случае кооперативных процессов по крайней мере один из множителей )2 или 2 должен отличаться от единицы. Величина ответа рассматриваемой системы запишется в виде )( = а[РЬ|] + оу[РЬ|Ь2]. (3.16) Нетрудно выразить )1 через полную концентрацию биополимера [Р]| и концентрации свободных лигандов, воспользовавшись уравнением материального баланса для всех форм полимера (3.17) [Р] | = [Р] + [Р1|] + [РЬ2] + [Р1 |12], и выражениями для констант аоооциации (3.18) Частным случаем этого выражения является уравнение для скорости реакции превращения лиганда Ь|, катализируемого ферментом Р в присутствии второго лиганда Ь2, которое в несколько измененных обозначениях приведена и проанализировано в 2 6.3.
Если присутствие лиганда Ьз тормозит ответ, вызываемый взаимодействием лиганда Ь| с биополимером Р, то Ь2 называют ингнбптором этого взаимодействия. Если Ь| является физиологически активным веществом, вызывающим определенный ответ на уровне живого организма, то согласно терминологии, принятой в фармакологии, Ь2 выступает в роли антагониста по отношению к Ь|. Частным, но весьма распространенным случаем ингибировання является хог|- курсно|ное ин|ибирооакие, прн котором биополимер Р может связать либо лиганд Ь|, либо Ь2.
В простейшем случае это имеет место, если оба лпгапда связываются с одним и тем же активным центром бпополимера, т.е, конкурируют между собой зв связывание с этим центром. В схеме (3.15) этому соответствует равенство |У = О. Выражение (3.18) при этом преобразуется к виду ХжХ|[Ь|][Р]| (3.19) Следует отметить, что в схеме (3.15) никак не оговорено, что биополимер Р построен из одной полимерной цепочки.
Это может быть и комплекс из нескольких полимерных молекул, причем активные центры, связына|ошпе Ь| и Ь2, могут находиться на разных субъедипицах. В этом случае, однако, кооперативный характер взаимодействия предполагает, что присутствие лигапда Ь2 на одной из субъединиц так влияет на ее конформацню, что зто передается на контактирующую с ней субъединицу, связывакнцую лиганд 1.|, в результате чего изменяется характер ее взаимодействия с Ь|. Второй важный случай кооперативных взаимодействий проявляется в системах, построенных из нескольких субъедионц, содержащих однотипные центры связывания лиганда Ь.
В качестве детально изученного примера мо|кпо привести Уже неоднократно упоминавшийся гемоглобин, содержащий четыре остатка гема, по одному на каждой пз двух а- и двух б-субъедипиц, и тем самым способный связывать до четырех молекул 02. Важной особенностью этой структуры является тот факт, что присоединение 02 к одной пз субъединнц вызывает конформационное изменение не только в ней самой, но и в контактирующим с пей субъединицах, причем в результате этих изменений повышается их сродство к кислороду. Это существенно изменя||у вид зависимости степени насыщения кислородом от его парциального давления по сравнению с пшерболпческой зависимостью, описываемой уравнением (3.12). Важно, что прп этом зависимость становится значительно более благоприятной для выполнения гемоглобнном его основной биологической фу|унции — переноса кислорода от легких к тканям живого орса|'|'зма' Поежое чем пояснить посленнее чтооожпено|е, следует рассмотреть упрощен о/о ьо о,ь ол о,ь од ол од ол ол 1$ — — и 1К [Ц вЂ” 18 Л.
)1 (3.24) Ряс. 41. Зависимость, опнсыоаомоя уравнением Хилла в безразмерных координатах К/К« — "хя !С! лля случаев с различным числом активных центров (л = 1, л = 2, я = б) цен цен [РЦ/[Р] [1] = Ли [Рло]/[РЦ [Ц = Лз. ! +и!' !!» (3/20) [Р1.»]/[Р] [Ц» = Л (3.2!) [РЦ = (3.25) а величина ответа — в виде /С[С]»[!'], Л' 0]»л ='гтч!с! =! .Ксс ° я (а~Л! [Ц + а ~Л]Лт[ь] з)[Р]с (3.27) (3.23) ! + л', [ Ц + л', л'з Ц ь (3,28) ную модель кооперативного связывания =ь лпгапда по нескольким взанмодейст„-х вующим между собой центрам, которая » положена в основу широко используемого уравнения Хилла. Эта модель предполагает, что связывание лнганда с одной субъедиппцей настолько повышает сродство к нему остальных субьединиц, что это приводит автоматически к полному насыщению всего бнопо- 1 »гаях!с! линера лигапдом.
Следовательно, согласно этой модели, я системе в существенных копцептраспшх присутствуют либо свободный полимер Р, либо палимер с полностью запятыми активными центрамн !Ч.», где и — число активных тров (число субъединпц, если на кялсдой находится по одному активному тру). Иными словами, в модели учитывается одно-единственное равновесие которое харантернзуется коистюгюй ясеоппяцпп (размерность Л' [С]»), Выражение для концентрации комплекса Р1,» или для пропорциональной этой концентрации величины ответа запшнутея я виде р! Л[! ] [1]с .
(3222) где Я вЂ” и редельн ал вел и ч н н а ответа п р и [ Ц вЂ” ь м. Получен ны е завп с и и ости дл я [Р 1 »] и !! от коп це и тряц и и л и гяндя н азы ашот ура ан ения я н Хилла . В кя честве и л л кастр 'щшь шь рп с . 4 ! и р и вене пы в безр азм ерных координатах /(//с, (л [Ц зьшпеплюетп, описываемые ураяншшелс Хилла пря н = 1, п = 2 и л = 6. !3пдпо, что чгь~ вь шг п, тем более резко происходит переход от практически полного отсутствия ответа к льяксимально возлсожному его значению.
В случае п = 1 для того, чтобы ответ изменился от 5 до 95% от максимального значе1!ия величины, необходимо пал~евсине концентрации в 360 раз, при и = 2 — в !9 раз, прп н = 6 — всего в 2,7 !н1зя. Для функционирования гемоглобина в качестве переносчика кислорода желателен как можно более высокий уровень гго пасьпцеппя ьиплородом в лепспх и вместе с тем как можно более почпяя диссоциация комплекса гемоглобин — 0 о тканях, где в результате окпслптсльшах пропгесоя, потргбля|опспх кислород, его парциальное давление сппькопо. Это означает, что умепьше1ше парцпяльпого давленил кислорода должно сопровоькдятьея достаточно резким еппжонпем равновесной степени насьпцеппя нм чгьюглобпна. !(ак следует нз уршшеппя Хилла и 'из рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
