Молекула - миоглобин
Cтраница 3
Какие-свойства характерны для гемоглобина: а) наличие одной геминовой группировки; б) молекулярная масса в четыре раза больше, чем у миоглобина; в) из четырех полипептидных цепей гемоглобина две одинаковые; г) каждая из субъединиц молекулы гемоглобина напоминает по своей третичной структуре молекулу миоглобина. [31]
Лиз, Apr, Глу, Асп, Гис, Сер, Тре, Тир, Три) находятся на поверхности молекулы и, следовательно, соприкасаются с молекулами растворителя; 3) ко всем полярным группам, находящимся на поверхности молекулы миоглобина, присоединены молекулы воды; 4) жидкость, окружающая кристалл, не проявляет никаких признаков упорядоченности ( если не учитывать присоединения молекул воды к полярным группам); 5) внутренняя часть молекулы миоглобина состоит из неполярных остатков; 6) пятая координационная связь атома железа в тетрапиррольной простетической группе занята остатком гистидина; шестая координационная связь ( за плоскостью тетрапиррольного кольца), вероятно, занята молекулой воды. В оксигенированной форме миоглобина вода, по-видимому, замещена кислородом. [32]
Миоглобин состоит из одной полипептидной цепи ( 153 остатка аминокислот) с молекулярной массой 17 000 Да. Согласно рентгено-структурному анализу молекула миоглобина является компактной сферической молекулой размером 4 5x3 5x2 5 нм. Примерно 75 % остатков аминокислот образуют 8 правых а-спиралей, содержащих от 7 до 20 остатков. Начиная с Л - конца спирали обозначают номером и буквой спирали. Плоскость тема своей неполярной частью ( метиль-ные, винильные группы) погружена в гидрофобный карман молекулы миоглобина. В неоксигенированном миоглобине атом железа на 0 03 нм выступает из плоскости кольца в направлении гис FS. При связывании молекулы О2 с шестой координационной связью железа ( оксигенированный миоглобин) атом железа втягивается в плоскость тема и выступает из нее только на 0 01 нм. Таким образом связывание О2 с молекулой миоглобина ведет, во-первых, к перемещению атома железа и, во-вторых, перемещающийся атом железа будет изменять положение проксимального гис F &, а следовательно, и конформацию ос-спирали FH всей глобулы миоглобина. Для миоглобина ( белок в третичной структуре) кривая связывания кислорода имеет форму гиперболы. [33]
Кислород переносится молекулами гемоглобина вместе с током крови в мелких капиллярах, расположенных между миофибриллами, и запасается в мышце молекулами миоглобина. Красный цвет мышц обусловлен молекулами миоглобина и цитохромов. [34]
Вначале количество присоединенного кислорода увеличивается линейно при возрастании давления кислорода, а затем скорость увеличения уменьшается, так как часть миоглобина уже присоединила кислород. Наконец, наступает насыщение - все молекулы миоглобина захватили кислород. [35]
Такое разрешение включает в пик электронной плотности несколько атомов и отражает кристаллическую структуру только на уровне молекулы. На рис. 32 представлена трехмерная модель молекулы миоглобина; внутри молекулы виден изогнутый стержень высокой электронной плотности, представляющий собой полипептидную цепь спиралевидного типа. Стержень изогнут и свернут в компактное тело - глобулу; в местах изгибов регулярность спирали нарушена, и полипептидная цепь белка находится в аморфном состоянии. Хорошо видна также геминовая группа с атомом железа. Справа изображена схема этой модели; диск изображает геминовую группу. [36]
Видно, что молекула миоглобина содержит восемь спиральных участков, которые перемежаются с участками, имеющими структуру беспорядочно свернутого клубка. В табл. 18 приведены основные параметры ос-сниральных участков молекулы миоглобина, по данным Кендрью, в сопоставлении с соответствующими величинами, рассчитанными для а-спирали Полингом и Кори. Такое сопоставление убедительно подтверждает наличие а-спиральных структур в молекуле миоглобина. Полная модель структуры миоглобина представлена на фиг. [37]
Макромолекулы белков образуют молекулярную решетку, в которой они уложены рядом друг с другом. На модели ( рис. 38) видна упаковка молекул миоглобина в решетке. Кристаллическая решетка моноклинная, и в элементарную ячейку входят 2 макромолекулы. Сама по себе внутримолекулярная структура миоглобина чрезвычайно сложна, но способ упаковки целых макромолекул в решетке прост. Между макромолекулами столь замысловатой формы с необходимостью должны оставаться зазоры, заполняющиеся при кристаллизации белка водным раствором. Неудивительно, что кристаллизационная вода заполняет в белковых кристаллах часто половину и даже несколько большую часть всего объема. Высушивание белкового кристалла вызывает обычно нарушение регулярности структуры. [38]
Этот белок, играющий роль переносчика кислорода, содержится в крови позвоночных. По величине молекула гемоглобина примерно в 4 раза больше молекулы миоглобина и содержит 4 гемогруппы. Уже в ранних работах было установлено, что в молекуле гемоглобина существует период 1 5 А, характерный для а-спирали. Рентгеноструктурные исследования гемоглобина сопряжены с большими трудностями, чем исследования миоглобина. [39]
В результате исследований установлено, что перенос электрона от оксимиоглобина к цитохрому с осуществляется без участия переносчиков при непосредственном контакте гемопротеинов. Следовательно, процесс переноса электрона с цитохрома с на молекулу миоглобина осуществляется вблизи ее ЛГ-конца. Этот конец удален от тема на расстояние 25 А. Таким образом, проведенные исследования показали, что перенос электрона происходит между атомами железа гемов двдх молекул, расположенных на расстоянии превышающем 25 - 32 А. [40]
Гемоглобин - олигомерный белок, который состоит из четырех субъединиц. Субъединицы а и р в третичной структуре весьма напоминают молекулу миоглобина. При связывании первой молекулы О2 происходит втягивание атома железа в плоскость тема. В итоге кривая связывания кислорода гемоглобина имеет S-образный вид. Такой тип зависимости определяется кооперативным ( совместным) действием всех субъединиц в интересах целой молекулы гемоглобина. Очевидно, что оксигемоглобин будет отдавать О2, а миоглобин его связывать. Сродство гемоглобина к О2 характеризуется величиной Р5о - значение / Ю2, при котором наблюдается полунасыщение гемоглобина кислородом. Значение Р50 всегда превышает значение / Ю2 в периферических тканях. Например, Р50 для HbAj составляет 26 мм рт. ст., а для фетального HbF - 20 мм рт. ст. Благодаря этой разнице гемоглобин F плода отбирает кислород у НЬА ( плацентарной крови матери. После рождения HbF должен утратить свою функцию, так как, обладая более высоким сродством к кислороду, он хуже освобождает его в тканях. [41]
 |
Третичная структура миоглобина. [42] |
Как показывают кропотливые и подробные рентгенографические исследования сравнительно сложных белков, дело не ограничивается первичной и вторичной структурами, но существует еще и третичная структура, зависящая от складывания или закручивания цилиндрических спиралей. Понятие о третичной структуре может дать выясненная рентгенографически модель Кендрю молекулы миоглобина. Третичная структура иногда ( например, в кератине или коллагене) представляет собою несколько а-спиралей, цилиндры которых свиты друг с другом в виде кабеля. Иногда они имеют вид цилиндра а-спирали, многократно согнутого или сложенного, как в миоглобине ( рис. 123) или рибонуклеазе. Третичная структура, как показано на стр. Кроме того, третичная структура сильно зависит и от наличия дисульфидных цистиновых мостов, сшивающих разные места а-спирали, сближенные в силу изгиба цилиндра. [43]
Кяк показывают кропотливые и подробные рентгенографические ис-сяелонания сравнительно сложных белков, дело не ограничивается первично. Понятие о третичной структуре может дать выясненная рентгенографически модель Кендрю молекулы миоглобина. [44]
Как уже указывалось, в результате рентгеноструктурного анализа миоглобина все же не удалось строго определить положение некоторых аминокислотных остатков в его молекуле. Однако большая часть из них была идентифицирована А. Д. Эдмундсоном [61] путем расщепления молекулы миоглобина бромистым цианом, который селективно разрывает связи у метиониновых остатков. [45]
Страницы: 1 2 3 4