Биохимия 1 (1984) (1128709), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Более того, присоединение последних регулируется аллостерическими сдвигами, которые представляют собой взаимодействия между пространственно разобщенными участками, обусловленные конформационными изменениями белка. Гемоглобин — наиболее изученный аллостерический белок. У гемоглобина проявляются три аллостерических эффекта. Вопервых, кривая связывания кислорода гемоглобином имеет сигмоидную форму, что свцдетельствует о кооперативности связывания кислорода. Присоединение кислорода к одному гему облегчает присоединение О, к остальным гемам той же молекулы белка.
Эта кооперативность увеличивает количество транспортируемого кислорода. Вовторьчх, Н' и СО, способствуют отщеплению кислорода от гемоглобина — эффект, имеющий большое физиологическое значение, поскольку таким путем увеличивается высвобождение кислорода в тканях с активным метаболизмом, например в работающих мышцах. Имеет место и обратный эффект: Ог способствует высвобождению Н' и СО, в капиллярах легочных альвеол. Аллостерическая связь между присоединением Н', СО, и О, известна как ччэффект Борюь В-третьих, сродство гемоглобина к О, регулируется также 2,3-бисфосфоглицератом 1БФГ) — соединением небольшой молекулярной массы, имеющим отрицательный заряд высокой плотности. БФГ способен присоединяться к дезоксигемоглобину, но не к оксигемоглобину.
Отсюда следует, что БФГ снижает сродство гемоглобина к кислороду. БФГ играет важную роль в адаптации организма к высоте и к гипоксии. Гемоглобин плода обладает более высоким сродством к кислороду, чем гемоглобин взрослого организма, потому что он РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Ан|о|пл! Е. Вгилег| М., 1971. Нето- Магригяо б., Атем Р., Вона А., 81оЬ!п апд Муок)оЬт |и ТЬе|г Резсаплола б. Р, Г.иггала М., Квас|юля нЬЬ Ь)йапдз, Ь)опь-Ноцапд. Мо(!ало б., Яал!е| 5. К., 1976. ВЬегрт С чего начать 1)ппк реппапепду а| Ь|8Ь ащтде: Рет|г М Р., 1964. ТЬе Ьето81оЬгп 'Зффежг Вара в нелегале бвсфесфтл» а пен рапегп Ы адар1аооп, Ргос. Ь)ат.
пю)оси)е, кс!. Атег., 211 (11), 2.14. цератл Асад, зс!., 73, 747-751. (Увлекательное описание рентгенос- Кдлаг|т !. К, Яом)-Веглапя 1., 1973 труктурных исследований гемогло- Гп)егзсдоп оГ Ьетой)оЬгп нЬЬ Ьудг- Механизм аллестервческлх взаимо- бина, проведенныхьдо 1964 г.) оДел юпз, сагЬап дюхые, апд огйап|с действий Регат М.Р., 1978. Нето81оЫп з|п|с- РьтРЬа)т, РЬУзю!. 9еч, 53, 836-890.
Репах М.Р., 1970. 8|егеосЬетьггУ |те апд гетр|та|агу |галзрог|, зс|. Кямагг!л .!. К. 1976 1п|егас|юп оГ спорегадче свеон оГ Ьаеп|ой)оЬ|п, А|пег., 239 (6), 92-125. (Взглап На Ьасп|ок)оЬгп нЬЬ Рго|апз, СОн апд Наготе, 228, 726-739. (Изложена гемоглобин 14 лет спустя. В чтой 236)рЬозрЬоу)усега|е,Вп|.мед Вий., заманчнваа гипотеза относительно превосходной статье описываются 32, 209-222. природы аллсстерических свойств структурныс основы алластерическнх ВглехгЬ Я, ВгягзгЬ Я.В., 1969 гемоглобина.) свойств гемоглобина.) 1п|гасейи!аг огйапм РЬозрЬа1т м Вордгм !.Л, 1973.
Ке1анопзыр Ье|- гейц1а)огз оГ охуйеп ге)сазе Ьу Ьаеп|- нееп т!гцс1цге, соорегайчйу, апд Обзоры л монографии о81оып, уаттс, 221, 618 622. ярке|ге)о а тоде) оГЬетой)оЫп ас|!оп, Рею|| М.Г, |9)9. Кейц1а|юп оГ Гену|и| С.. Тогпмее Лб., 3 Моь В)о1., 77, 207-222. окукепа|йпйуоГЬето81оЫп:1пйиепсе иоодзал я.п., утай| Р., Реп|ей С.А., беья В.я., Катр!из М., 19ТХ МесЬао1 з!пю|иге о( ще 8)оЬ|п оп |Ье Ьеп|е 1970. Ко)с о1 отвал|с РЬоьрЬа|е» |и |Ье п)жп оГ |егпагу я|гас|ига) сЬапйе ноп, Апп Кеч. В|ссЬеп|.,48, 327 — 386. адар|анап оГ |пап |о Ьуроыа, Ред. т Ьепюк)оЬ~п, Ргос Ь)аг.
Асад. 8с), Ваиег С., 1974. Оп |Ье гетр)та|агу Ргсс., 29, 1115-1117. 74, 801 605. Гипс|)ап о1 Ьетой3оЬгп, Кеч РЬузю). Туима!., Ъйя|нхи К., 1970. Ейес| оГ Ваныл У., СЬИЬга С., 1979. Не|пВнжЬеп|. РЬагп|асо)., 70, 1-29. огйатс РЬозрьа1ез оп же гййегепсе (и о81оЫп: |Ьс зпцс|ит) сЬапйез геЬиед Вилл И.Р., Рогдег В.б., яиллеуН.М., охукеп агйпйу Ье|нееп Ьяа) апд ади)| |о 1|канд Ьгпд|пк впд )т айомепс 1977. Нтпап Не|пой!оЫпз, кацпдегз. Ьигпап Ье|по81оыл, Ред. Ргос., 29, тссЬатзт, 1. Мо). В|о)., 129, 175-220. багЬу 1., Менов У.. 1977. ТЬе Кезр|- 1112-1114. та|о|у Рипсбопз о1 В)от1, Р)ептп. Вопросы и задачи а) увеличение рН от 7,2 до 7,4; б) увеличение РСО, с 10 до 40 торр; в) увеличение [БФГ1 с 2 10 4 до 8.10 е М; 1.
Как повлияет каждое из перечисленных воздействий на сродство гемоглобина А к кислороду !п уйго: 4. Гемоглобин! аллосгеричесний белок связывает меньше БФГ. Аллостерические свойства гемоглобина обусловлены взаимодействием его и- и бсубъединиц. Жесткость Т-формы (напряженной) четвертичной структуры определяется образованием солевых связей между субьединнцами, что обусловливает низкое сродство к кислороду. В )Г-форме эти межсубъединичные связи отсутствуют и сродство к кислороду высокое. При оксигенировании атом железа перемешается в плоскость тема н подтягивает за собой проксимальный гистндин.
При этом перемещении начинают расщепляться соленые связи и происходит сдвиг равновесия от Т-формы к й-форме. Присоединение к гемоглобину четвертой молекулы О происходит значительно легче, чем присоединение первой, так как требует разрыва меньше~о числа солевых связей. БФГ связывается с положи- тельно заряженными группами двух ))-цепей, окружающими центральную полость гемоглобина. Связывание БФГ стабилизирует Т-форму и потому снижает сродство гемоглобина к кислороду.
Другой аллостерический эффектор-диоксид углерода- присоединяется к концевым аминогруппам всех четырех цепей, образуя легко расщепляемую карбаматную связь. Для ионов водорода, также участвующих в возникновении эффекта Бора, имеются три пары участков связывания. Ближайшее окружение двух концевых аминогрупп и двух пар гистидиновых боковых цепей в дезоксигемоглобиие обладает большим отрицательным зарядом, чем в оксигемоглобине, и потому после отщепления О, к этим участкам присоединяется Н+. СО, и Н', подобно БФГ, снижают сродство к кислороду путем стабилизации Т-формы гемоглобина.
г) диссоциация ааб, на мономерные субьединицы? 2. Как повлияют следующие воздействия на количество ионов Н', связываемых гемоглобином А ш тйго; а) увеличение РОа с 20 до 100 торр ( при постоянных РН и РСО,); б) реакция гемоглобина с избытком цианата (при постоянном РН)? 3. В эритроцитах птиц и черепах содержится регуляторное соединение, отличное от БФГ.
Это соединение способно также снюкать сродство к кислороду человеческого гемоглобина, освобожденного от БФГ. Какое иэ нижеперечисленных веществ может быть, по вашему мнению, наиболее эффективным в этом качестве: а) глюкозо-6-фосфат; б) ннозитолгексафосфат; в) НРО' г) малонат; д) аргинин; е) лактат? 4. Кривая диссоциации кислорода для гемоглобина описывается с хорошей степенью приближения следующим эмпирически найденным уравнением; (РО,Г (РОг) +( ао) где л = 2,8. Вывод этого уравнения был описан в разд. 42. а) Количество транспортированного кислорода пропорционально разнице в степени насыщения ЛК Рассчитайте ЛУ для молекулы гемоглобина, прошедшего путь от легкого до работающей мышцы. Пусть Раа = 26 тпрр Рл = 100 тпрр. Рммшиа = = 20 торр.
б) Допустим, что связывание кислорода гемоглобином происходит некооперативно, но Р„остается равным 26 торр. Чему будет равно Л Удля такого некооперативного переносчика кислорода? 5. РК кислоты зависит частично от окружающей ее среды. Какое влияние на РК боковой цепи глутаминовой кислоты окажут следующие факторы? а) тесное сближение с боковой цепью лизина; Часть 1 Конформации и динамика Р—" РА к,Ц Дк„, Р — РАВ к„„ Константы диссоциации этих равновесных процессов определяются следующим обра- зом: [~~ [Аэ т[РВ1 [А3 Кл = РА " [РАВ1 [Р1 [В] [РВ1 [РА) [В1 [РАВ1 а) Допустим, что Кл= 5.!О М, Кв= =10 ' М,Ква=10 ' М.Можнолинаэтом основании высчитать четвертую константу диссоциации Кав? Если да„то чему она равна? б) Как влияет А на связывание В? Как влияет В на связывание А? 8.
При присоединении к гемоглобину оксида углерода образуется СО-гемоглобин. Кристаллы СО-гемоглобина нзоморфны кристаллам оксигемоглобина. Каждый гем в гемоглобине способен связать одну молекулу оксида углерода, но не может связать одновременно СО и Оа. Сродство связывания СО примерно в 200 раз выше, чем сродство связывания О,. В результате вдыхания в течение 1 ч воздуха, содержащего О,1; СО, примерно половина гемон б) тесное сближение с концевой карбоксильной группой белка; в) перемещение боковой цепи глутаминовой кислоты с поверхности белковой молекулы во внутренний неполярный участок? 6.
Было измерено сродство к кислороду «огороженных» заместителями железопорфиринов с различными основаниями в пятом координационном положении. С 1-метилимидазолом Р„оказалась равным 0,49 торр, тогда как с 1,2-диметилимидазолом — 38 торр. Почему одна дополнительная метильная группа так сильно снижает сродство к кислороду? 7. Представление об образовании связи лежит в основе понимания многих биохимических процессов. Рассмотрим белок Р, который способен присоединять вещества А и В вместе или порознь: в гемоглобине оказывается связана с СО, что нередко приводит к летальному исходу. Холдейн и Пристли (На!олпе, Рпезйу) в 1935 г. поставили (и частично разрешили) интересный вопрос: кЕсли бы действие СО состояло только в уменьшении способности гемоглобина к переносу кислорода н не влияло на другие его свойства, то симптомы отравления угарным газом трудно было бы объяснить в свете имеющихся данных.
Так, как мы только что видели, при полунасьпцении крови оксидом углерода больной практически безнадежен; с другой стороны, если у человека содержание гемоглобина просто уменьшается в два раза вследствие анемии, то такой больной может продолжать работать как обычно». Как объяснить этот кажущийся парадокс? 9. Белок Р способен обратимо связывать низкомолекулярное соединение 1,. Константа диссоциации К для равновесного процесса Р + 1. Р1. составляет [Р) [Ц [РЦ Белок Р переносит это соединение из области высокой концентрации [Ь„] в область низкой концентрации [Ьв). Допустим, что концентрация соединения Ь в свободной форме остается постоянной. Белок Р циркулирует между А и В.
а) Пусть [ЬД вЂ” 10-4 М и [Ь~Д = 10-е М При каком значении К транспорт Ь окажется максимальным? Для решения задачи составьте уравнение для Л У, т.е. для изменения степени насыщения связывающего лигаид участка при переходе от А к В. Далее выразите К через ЛК б) Рассмотрите аналогичным образом перенос кислорода гемоглобином. При какой величине Р„окажется максимальной Лу? Примем, что Р в легких равно 100 тпрр, Р в капиллярах тканей -20 торр. Сравните полученную вами величину Р„с физиологическим значением, равным 26 торр. ГЛАВА 5. Молекулярные болезни: серповидноклеточная анемия В 1906 г. чикагский врач Джеймс Херрик (3. Негггсй) обследовал больного-студента- негра в возрасте 21 года,— наступившего в больницу по поводу кашля и лихорадочного состояния.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
