Биохимия 1 (1984) (1128709), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Выявлено несколько классов мутаций гемоглобииов. К мутациям первого класса относятся замены аминокислот на поверхности молекулы; почти всегда эти замены безвредны, а гемоглобин Б составляет поразительное исключение. Мутации второго класса — это замены аминокислот вблизи гема, что обычно приводит к нарушению связывания кислорода. Например, в гемоглобине М проксимальный либо дистальный гистидин заменен на тирозин; в результате гемоглобин М стабилизирован в ферри(мет)форме и не способен связывать кислород.
При мутациях третьего класса замены происходят во внутренней части молекулы, которые нередко приводят к изменению третичной структуры и как следствие к нестабильное~и молекулы гемоглобина. Примером может служить гемоглобин, в котором аргинин стоит вместо глицина в том участке, где глицин необходим в силу своей малой величины. Изменения в участках контактов между субъединицами обычно сопровождаются лотерей аллостерических свойств. Замены аминокислот, стабилизирующие гемоглобин в состоянии либо Т, либо К, приводят к изменению сродства к кислороду.
ясые.сей апеппа, Бсгепсе, 110, 64-66. Раийлд Г., Папа Н.А.. Гилдгг Б..Г. (Ге!Ь Г.С., !949. Пкмс сей апепиа: а шо)сои!аг ейяеаае, Бсюке, 110, 543 — 548. Глдгат !'. М., 1957. Пепе ппнапоп гп )нппал Ьаешод!оып: йе сЬепнса( дйтегепсе Ье!пееп почта) апд ясма сей Ьаяпод)оЬш, Ха!иге, 180, 326 328. Ратас! б., И'еайггай О. Е. И'Пгол Я. Я М., 1978. Сейи!аг шесЬапппг Гог ГЬе рго!есйчс ебес! оГ Ьаешо81оЬгп Б адагпя! Р.
1а(яраплп ша)апа, На!иге, 274, 701-703. Веьг М.у., Елд(алдгг Б. И'., 1978. гйсые Ьешод)оЬгп бе!агюп: гсас1юп огдег апд спйса( пис1еия яхе, Вюрьуя. 1., 23, 129 †1. Еагал И'.А., Ноуисмгг Х, Яагг Р.О., 1976. Ре(ау ппк оГ де1айоп: а рояяые дсгеппшап! о( сйпка( яечешу !и я!с)де сей сйясаяе, В1оод, 47, 621-627. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Другие мутантные гемвгиобииы Вилл Н.у.. Рогдгг В.С, Ягвтеу Н.М., 1977. Ншпап Нешо81оЬгпя, Баипдегя.
Саидьеу И'. Б. (ед.), 1978. Вгосьеппса! апд Сйпка1 Аярсся о( Нсшаб(оып АЬпоппайцы, Асадегпк Ргеы. остатков. )ч(-концевым остатком в этом пептиде оказался валин. а) Замене каких аминокислот соответствуют эти данные? б) Как этот гемоглобин должен отличаться от НЬА и НЬЗ по электрофоретической подвижности при рН 8? г. Ниже показана электрофоретическая подвижность ряда мутантных гемоглобинов А при рН 8,6.
+ Электрод 1. При проведении программы обследования обнаружен гемоглобин с аномальной электрофоретической подвижностью. Судя по пептидной карте трипсинового гидролизата гемоглобина, замена аминокислоты произошла в )5-цепи. Отсутствует нормальный Ь(-концевой триптический пептид (Уа!-НЬ-Еец-ТЬГ-Рго-О!п- О)п-Еуз). Обнаружен новый триптический пептнд, состоящий из 6 аминокислотных эпвктроа т а т т т т Ь а Часть 1 102 Конформация я динамика Нормальный гемоглобин С чего начать А!Паол А. С., 1956.
БкЫ1е сейя апд ечоЫюп, Бя. Ашег., 195 (2), 87-94. Ргшгг М. Е'., Егьталл Н„1968. Мо)сси1аг райо1ойу оГ Ьшпап Ьаептод)оыо,Ха!иге,219,902 909.(О выдающихся работах, посвященных более чем 50 мутантным гемоглобинам. Показана корреляция мшкду «яиннческими симптомами и характером иэыенений структуры гемоглобина.) Серпавпдиоклето'шаа авемви Оеал Х, Бсьес!игг А. Н, 1978. Нсые-сей влепив, шо)сси1аг апд сейи!аг Ьыся о(йсгареипс арргоасЬы. Хен Епд( 3. Мед., 299, 752-763, 804-81! апд 863-870. (Великолепный обзор, посвягценный сгруктурным, генетическим и клиническим аспектам серповиднокяшочной анемии.) Негпсй 3.В., 1910. Рссайаг е(опав!од апд акмптЬарсд год Ыоод согрияс!ся !п а саяе оГ ясчеге аления, АшЬ.
1п!егп. Мед., 6, 5Ы 521. Нее! Е У., 1949. ТЬе гпьсп!апсе оГ Вопросы и задачи Г.еьталл Н., Нилятал Я. б., 1974. Мап'я Наепю81оЬгоя (2пд пЦ, Е!Рр(пса!!. И'!ля!оп Я. М. Алдеггс«И'. Р., 1978. Тае Ьтпод(оыпорагьгы. 1п: БтапЬигу 1. В., %упдаагдсп 3. В апд Ргедггсьяоп П.Б. (тв.), ТЬе Ме!аЬойс Ваяя оГ !пЬегйед Ппеые (4ГЬ ед.), рр. 1465-1507. Мсбгап-НПЬ Вся!лдьат А.у., 1976. Некой)пыля адй айеп:д охуйеп а%пйу, Вп!. Мед. Впй., 32, 234-238. Полечил п тввлюппл Хисаегйалд! Е., Раийлд 1... 1962. Мо1еси!аг сйяеыс, ечо1шюп, апд дешс Ьегегодспейу.
!и: КыЬа М. апд Рийшап В. (п)я.), Нопхопя !и ВнкЬешп!гу, рр. 189-225, Асадеппс Ргеяя. (Имеется перевод: Горизонты биокимиид Под ред. М. Каша, Б. Пюльмана.-ма Мир, 1964, с. 148 173,1 Сачайг-Буогга Е. !... Вт(тег Иг. Р., 1971, ТЬе бепебш оГ Ншпап Рори1абопя, Ргеешап. (Вопрос о генетическом полимордттме прекрасно представлен в гл. 4 и 5.) Как распределяются места а, Ь, с и с) между гемоглобинами следующего состава: НЬ О (о 68) НЬ) ф 69) нь )Ч (Р 96) НЬ С (й 6) Лизин вместо аргииина Лспартат вместо гликина Глутамат вместо зизнна Лизин вместо г лутамата 3. Некоторые мутации гена гемоглобина оказывают влияние на все три гемоглобина А,, Аз и Е, тогда как другие — только на один из них. Почему? 4. Если гемопюбин человека с признаком серповидноклеточности (т.е.
Гетерозиготного по гену серповидноклеточности) подвергнуть электрофорезу на крахмальном геле, то выявляются две основные полосы. Одна из них — НЬА (аз()з), вторая — НЫ (аз()з). Отсутствие третьей полосы с промежуточной электро. форетической подвижностью дало основание думать, что гибридной молекулы аз()()8 не существует. Однако в дальнейщем такой гибридный гемоглобин был обнаружен в растворе.
Почему он не выявляется при электрофорезе на крахмальном геле? (Подсказка: подумайте о влиянии электрического поля на равновесие 2(азр()8) пз()з+ + аз()з'.) 5. НЬА тормозит образование длинных волокон из НЬБ и последующую деформацию эритроцитов (в серповидные клетки) при дезоксигенировании. Как объяснить этот эффект НЪА? 6. При высокой ионной силе гемоглобин расщепляется в участке газ))з-контакта на а()-димеры. Какова способность к диссоциации окси- и дезоксиформы гемоглобина Кегпраеу по сравнению с гемоглобином А? ГЛАВА 6. Введение в энзимологию Химические реакции в биологических системах редко протекают в отсутствие катализатора.
Роль таких катализаторов выполняют специфические белки, называемые ферменп2аыи. Всем ферментам свойственны удивительно высокая каталитическая сила н специфичность. Прн этом активность многих ферментов регулируется. Кроме того, ряд ферментов непосредственно участвует в трансформации различных форм энергии, Рассмотрим эти отличительные свойства ферментов, имеющие крайне важное значение для биологических процессов.
6.1. Ферменты обладают огромной каталитнческой силой Ферменты ускоряют реакции по крайней мере в миллион раз. В самом деле, в отсутствие ферментов скорость большинства реакций в биологических системах практически неощутима. Даже такая простая реакция, как гндратирование диоксида углерода, 0 р +НΠ— Н вЂ” С вЂ” С + н н, О Нпрбопонпьныа коннонпнт Н 0 нн — С вЂ” С— Вт анннныа конпонпнт 0 !! Й2 — С вЂ” 0 н. + НΠ— Н вЂ” С +НО 2 2 0 Эфир Кнппотп Спирт Часть 1 104 Конформацня н динамика Н 0 Н 0 ! — Гт' — С вЂ” С вЂ” и — С вЂ” С— н ц, и и, Понтия катализируется ферментом: СО2 + Н2О Н2СО3.
В отсутствие фермента перенос СО из тканей в кровь н затем в воздух легочных альвеол был бы неполон. Карбоангидраза, катализирующая эту реакцию, принадлежит к числу самых активных ферментов из всех известных. Каждая молекула карбоангидразы способна гидратировать 102 молекул СО2 в 1 с. Скорость реакции гидратирования СО, в присутствии фермента в 102 раз выше, чем в его отсутствие. 6.2. Ферменты обладают высокой специфичностью Ферменты обладают высокой специфичностью как в отношении катализируемой ими реакции, так и в отношении субсп2ра2пов, т. е. участвующих в реакции веществ.
Каждый фермент катализирует какую-либо одну химическую реакцию или же несколько очень сходных реакций. Степень специфичности к субстрату обычно высока, а иногда практически абсолютна. Рассмотрим в качестве примера проп2ео,тип2нческие ферме22п2ы. Они катализируют реакцию гндролиза пептндной связи: Многие протеолитические ферменты катализируют иную, но сходную реакцию, а именно гидролиз эфирной связи: Про«со.««««««"«ескис фермсн«ы сильно разлнчакжся по степа«и су ос «ри «ной спспнфичнос«и. Так.
губ «нгшзпп, сии «с «пру смый определенным видом бак«ерпй. рисщс««ляс« пептиднук«свя«ь независимо ог природы прилежащей к ней боковой пс«ш (' .«ру «ой стороны. тринсин. как уже >поминалось в «л. 2, прояв.ше«высокую специфи шость в «ом о«ношении, ч«о расщепляс«пептидные связи. образованные карбоксильпыми группами золько лизина и ир«пинна (рис. 6.1). Тромбин.
участвующий в свор«ыванин крови, прояв.«яе«сшс более высокун« специфичное«ь. чем трипсип. Он разрывне« только ге поп гид««ые связи. которые образованы карбоксильной «рушюй арг ипина и аминогруппой «липина (рис. 6.2!. Дру«им примером высокой степени спсцифичносзн фермен гов может служ«пь ДНК-по.шмераза !. Эют фермент сшыезируст ДНК.
соединяя дру«с дру«ом че«ыре гила нуклеотидов - с«ронтельных блоков ДНК. Последовазельность нуклеотилов в синтсзируемой псин ДНК оцрелеляезся послеловательностью «гуклсотидов в другой цепи ДНК, играющей роль матрицы (рис. 6.3). ДНК-полимераза 1 отличае гся поразительно высокой гошостью в выполнении тех инструкций, которые задаются матрицей. В сшггезируемых цепях ДНК ошибочно включенный нуклеотил встречается реже чем один раз на м««г«««««о««. - Гииролнзуемал связь Н 0«Н 0 Г ' — Н вЂ” С вЂ” С~ Н-С- С— н «н л, Лизин аргнннн ) Рис.
6.1. Специфичность грипсина. — Гндролнзуемал связь н 01 н о вЂ Н вЂ С вЂ С+И вЂ :Л Н 1 , 'Н , Аргнннн ~~~лицйн Рнс. 6.2. Специфичность тромбина (фактора свертывания крови). 6.3. Ли«явность некоторых ферментов регтлнруезся Некогорые ферме«ыы синтезируются в фор.не нгитливного предшественники и переходят в активное состояние в физиоло«и «ески соогвегсгвующем месте и врел«ени. Примером ре«уляции такого типа мо«уз служить пищеварительные фермин г ы.
Так, грипсиноген синтезируется в поджелудочной железе, а активируется в тонком кишечнике, где в результате расщепления пептидной связи образуется активная форма -трипсин (рис. 6,4). Такой же тнп регуляции мно«окрапю используе«ся в последовательносп« ферментативных реакций, ведущих к сверзыванию крови. Каталитически неактивные предшественники протеолитическнх ферментов называются ««ро«бернс««гг«а.ии, или зи.ногеними. Еще один механизм регуляции ферментативной активности заключается в юм, что с ферментом ковалентно связывается небольшая допо«шительная группа. Это так называемый механизм коеилентной,иоди- Рнс.
6.3. 6. Введевне в энзнмологяю 105 Электронная микрофотография молекул ДНК-полнмеразы 1 (белые сферические частицы), присоединившейся к нитевидной синтетической ДНК-матрнце. (Печатается с любезного разрешения д-ра 3. «зг((1(1)«.) Активный центр Активация путем гпдроппза специфических поптндных связей Неактивный предноственнпк Активации профермента путем гидролиза специфических пеп- тидньгх связей. Рис. 6.4. фикации. Так, в частности, ну~ем присоединения фосфорилъной группы к определенным остаткам серина регулируется активность ферментов (разл. !6.!!), синтезирующих или расщепляющих гликоген.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
