БИОХИМИЯ ГЕМОГЛОБИНА И МИОГЛОБИНА скачать в хорошем качестве

БИОХИМИЯ ГЕМОГЛОБИНА И МИОГЛОБИНА

Миоглобин и гемоглобин – это кислородсвязывающие белки. Гемоглобин содержится в крови, а миоглобин в большом количестве присутствует в скелетных и сердечной мышцах. Гемоглобин – переносчик кислорода, а миоглобин – его депо. Миоглобин – это глобулярный белок, состоящий из одной полипептидной цепи. Гемоглобин также является глобулярным белком, но представляет собой тетрамер, состоящий из четырёх полипептидных цепей. Это тетрамер типа α2β2 с двумя идентичными α-цепями и двумя идентичными β-цепями. Каждая из четырёх субъединиц гемоглобина очень похожа на полипептидную цепь, составляющую миоглобин. Полипептидная цепь миоглобина состоит из восьми α-спиральных участков, обозначенных как A-H. Каждая полипептидная цепь четырёх субъединиц гемоглобина также состоит из этих восьми альфа-спиральных участков. Между этими спиралями расположены соединительные области, названные в честь спиралей, которые они соединяют, например, область AB. Аминокислоты в каждом участке спирали пронумерованы, например, His F8. И миоглобин, и гемоглобин имеют простетическую группу. Простетическая группа, обнаруженная как в миоглобине, так и в гемоглобине, – это гемовая группа, состоящая из протопорфиринового кольца и центрального атома железа. Гемовая группа присутствует в каждой субъединице гемоглобина, а также в полипептидной цепи миоглобина, в щели между спиралями E и F. Железо может взаимодействовать с шестью лигандами, четыре из которых представлены атомами азота пирролов порфиринового кольца. Пятый – имидазольной боковой цепью His F8. Когда кислород связывается с железом, это шестой лиганд! Обратите внимание, что при присоединении кислорода он наклонён на 60° к перпендикуляру. По-настоящему интересное конформационное изменение происходит при связывании кислорода с железом в гемовой группе. Это интересное явление не имеет никакого значения для миоглобина, но биологическая функция гемоглобина зависит от него. До связывания кислорода стерические ограничения приводят к тому, что двухвалентное железо располагается на 0,055 нм выше плоскости порфирина. Связывание кислорода приводит к втягиванию железа в плоскость порфиринового кольца, так что оно оказывается всего на 0,026 нм выше него. Движение железа увлекает за собой His F8 и запускает цепочку конформационных изменений в гемоглобине, что приводит к повышению сродства гемовых групп соседних субъединиц к кислороду. В гемоглобине четыре субъединицы – две α-субъединицы и две β-субъединицы – организованы в две димерные половины – одну пару субъединиц α1β1 и одну пару субъединиц α2β2. Каждая из этих димерных половинок движется как единое твердое тело. Субъединицы взаимодействуют преимущественно с разнородными цепями – другими словами, α-субъединицы взаимодействуют с β-субъединицами, но не с α-субъединицами, а β-субъединицы взаимодействуют с α-субъединицами, но не с β-субъединицами. Между двумя димерными половинами гемоглобина существует два типа контактов – контакты упаковки и скользящие контакты. Контакты упаковки не смещаются во время конформационных изменений, происходящих после связывания кислорода, в то время как скользящие контакты смещаются. При связывании кислорода конформационные изменения приводят к повороту димерных половин на 15° относительно друг друга. Две конформации гемоглобина называются T-формой (напряжённая или натянутая) и R-формой (расслабленная). Когда гемоглобин находится в T-форме, кислород доступен только гемовым группам α-цепей. Стерические препятствия препятствуют его связыванию с цепями. Это стерическое препятствие отсутствует в R-конформационном состоянии. Гемоглобин устойчив к оксигенации, поскольку его дезоксигенированная форма, T-форма, стабилизирована определёнными водородными связями и межцепочечными солевыми связями. Эти взаимодействия нарушаются в оксигенированной форме, R-форме, где гемоглобин стабилизируется в другой конформации. В то же время, миоглобин с трудом отдаёт кислород. Когда миоглобин связывает кислород, он превращается в оксимиоглобин. Оксимиоглобин отдаёт кислород при экстремальной кислородной недостаточности, например, во время физических упражнений. В то время как взаимодействие миоглобина с кислородом демонстрирует классическое насыщение по типу Михаэлиса-Ментен, взаимодействие гемоглобина приводит к сигмовидной, а не гиперболической кривой. Сигмовидная форма кривой позволяет нам сделать некоторые выводы. Связывание кислорода с одной субъединицей гемоглобина значительно усиливает связывание кислорода с другими субъединицами – явление, называемое кооперативностью. Гемоглобин связывает кислород в лёгких, где парциальное давление кислорода составляет около 100 торр. Здесь 98% гемоглобина связано с кислородом. В капиллярах некоторых тканей парциальное давление кислорода составляет 40 торр, и гемоглобин отдаёт кислород. Здесь 6% гемоглобина связано с кислородом. Разница в 92% обусловлена ​​кооперативностью. Если бы кривая гемоглобина была гиперболической, то только 79% гемоглобина связывалось бы с кислородом в лёгких, а 28% гемоглобина – в к...