Гем-группа

Cтраница 3

Гем-белки присутствуют во всех живых организмах и играют важную роль в процессах переноса кислорода, а также как переносчики электронов в окислительно-восстановительных реакциях и как ферменты. Гем-группа входит в активный центр всех таких белков, но характер биологической функции каждого из них зависит от природы связанных с гемом лигандов, структуры и конфор-мации окружающих его полипептидных цепей, с которыми он взаимодействует, а также от степени окисления атома железа в центре порфиринового кольца. Гем-группа в миоглобине и гемоглобине - это железосодержащий протопорфирин или протогем IX, в котором железо связано с четырьмя атом: ами азота. [31]

Микроокружение железа в миоглобине и гемоглобине подобно координации в цитохромах. Атом железа гем-группы присоединен к атому азота гистидинового остатка белковой цепи. В цитохромах возможность координации кислорода отсутствует, они не могут присоединять молекулу кислорода, но проявляют окислительно-восстановительные свойства; лиганды жестко закреплены, что предотвращает возможность их отщепления и перестановку. Для миоглобина и гемоглобина окислительно-восстановительные свойства не характерны, они координируют молекулы кислорода без передачи электрона. [32]

Белковая цепь с гем-группой в молекуле миоглобина ( а и координация миоглобином молекулы кислорода ( б [ 281. [33]

Окисленные формы, называемые метмиоглобин и мет-гемоглобин, содержат железо ( III) и не присоединяют кислород. Интересно отметить, что свободная гем-группа немедленно окисляется в присутствии кислорода и воды до гематина. [34]

Экспериментальные исследования Джорджа и Стрэтмана [37], показавшие, что кинетика автоксидации миоглобина во всех отношениях сходна с кинетикой окисления гемоглобина, дают возможность сделать обоснованное предположение об общности механизма этих реакций. Так как миоглобин содержит только одну гем-группу, то все внутримолекулярные механизмы должны быть исключены и следует рассмотреть только возможные межмолекулярные механизмы. [35]

Имидазольная группа гистидинового остатка, соединенная с атомом железа, также должна сместиться к гем-группе, что вызовет прогибание белковой цепи. Такая деформация белковой цепи способствует повышению активности другой гем-группы гемоглобина. Полностью насыщенная кислородом ( четыре молекулы СЬ) молекула гемоглобина достигает клеток тканей и высвобождает кислород. При отрыве каждой молекулы С2 молекула гемоглобина перестраивается и снижает способность отдавать оставшиеся молекулы кислорода. [36]

Джордж и Стрэтмен [37], исследовавшие кинетику окисления миоглобина в метмиоглобин молекулярным кислородом в таких же условиях, какие применялись Бруксом, обнаружили подобные явления. Так как миоглобин содержит в каждой молекуле протеина только одну гем-группу, то внутримолекулярный механизм, предложенный Лембергом и Леггом 5 ], исключается, и, таким образом, для миоглобина механизм должен быть межмолекулярным. Если допустить, что одинаковая кинетика окисления является результатом идентичного механизма реакции ( а чем более сложна кинетика, тем более правдоподобным становится это допущение), то весьма вероятно, что и в случае гемоглобина реакция также является межмолекулярной. [37]

Показатель степени 2 8 при концентрации кислорода связан с тем, что одна молекула гемоглобина может присоединить в среднем 2 8 молекулы кислорода, хотя в принципе возможно связывание четырех молекул Ог. Формы кривых 2 - 4 как раз свидетельствуют об отсутствии связи четырех гем-групп с четырьмя молекулами кислорода в молекуле гемоглобина. В противном случае эти кривые по форме были бы идентичны кривой для миоглобина. Физически это означает, что присутствие нескольких связанных молекул кислорода благоприятствует дальнейшему присоединению кислорода, но при наличии только одной связанной молекулы кислорода она легко отщепляется. Сигмовидная форма кривых 2 - 4 на рис. 18.9 показывает, что гемоглобин легко насыщается кислородом в капиллярах легких и затем также легко отдает его в капиллярах тканей. Пониженные значения рН в тканях объясняются высоким содержанием в них диоксида углерода. [38]

Аллостерическая регуляция осуществляется воздействием не на активный центр молекулы Б, а на другой ( аллостерич. Присоединение первой молекулы кислорода активирует присоединение молекул кислорода к остальным трем атомам железа гем-групп др, субъединиц. Зависимость насыщения кислорода от его парциального давления имеет S-образный вид. Как показал Перутц ( I960), присоединение и отдача кислорода сопровождается существенными кон-формационными изменениями четвертичной структуры - смещением субъединиц на расстояние порядка 0 7 нм ( 7 А) Родственный гемоглобину миоглобин, не имеющий четвертичной структуры, подобным свойством не обладает Второй сравнительно хорошо изученный пример аллостерич. [39]

Гемоглобин пока единственный II. Присоединение иер: зой молекулы кислорода активирует присоединение молекул кислорода к остальным трем атомам железа гем-групп др. субъециниц. Зависимость насыщения кислорода от его парциального давления имеет S-образный вид. Родственный гемоглобину миоглобин, не имеющий четвертичной структуры, подобным свойством не обладает. Второй сравнительно хорошо изученный пример аллостерич. [40]

Эти два белка весьма родственны. Гемоглобин имеет молекулярную массу 64500 и состоит из четырех субъединиц, каждая из которых содержит одну гем-группу. [41]

Гем-группа сходна с гемом миоглоблна и гемоглобина, но отличается от них тем, что, как мы уже видели ( см. с. Изученные ферменты выполняют совершенно одинаковую биологическую функцию, хотя, как мы увидим, можно обнаружить различия в распределении спиновой плотности В гем-группах для разных препаратов. Как и можно было ожидать, хотя в последовательности Лиз - Цис - Ала - Глн - Цис - Гис - Тре обнаруживаются различия ( эта последовательность, показанная ниже, найдена в цитохроме с лошади, свиньи, быка, о ( в-цы и пшеницы), в положениях 14, 17 и 18 всегда находятся остатки Цис, Цис и Гис. Остаток Гис-18 является одним из аксиальных лигандов. [42]

Взаимное расположение иона имидазолия остатка ги стадии а и атома железа в гемоглобине. Положительный заряд имида-золия сохраняет ион Fez. [43]

Было обнаружено, что в положении 58 а-цепи гемоглобина и в положении 63 р-цепи находится остаток аминокислоты гистидина, причем его имидазольное кольцо жестко закреплено вблизи от атома железа гем-группы. Этим электростатическим эффектом иона имидазолия и объясняется необычная устойчивость атома железа ( II) в нормальном гемоглобине. [44]

Страницы: 1 2 3 4