BELKI_2_rasshirennaya_versia

Олигомерные белки и их способность к регуляции функций.

Протомер (субъединица) – это часть олигомерного белка, состоящая из одной полипептидной цепи.

Причем, каждая полипептидная цепь такого белка имеет собственную первичную, вторичную и третичную структуру и приобретает собственную конформацию.

Олигомерные белки – это белки, состоящие из нескольких протомеров.

Олигомерные белки могут содержать от 2-х до нескольких тысяч субъединиц.

Примеры: гемоглобин (4 субъединицы); аспартаттранскарбомоилаза (12 субъединиц); белок вируса табачной мозаики (2120 субъединиц).

Четвертичная структура белка – это количество, способ расположения и пространственной укладки протомеров в олигомерном белке.

Участки, с помощью которых протомеры объединяются между собой при сборке олигомерного белка, называются: контактные поверхности.

Протомеры объединяются друг с другом по принципу комплементарности их контактных поверхностей. Связи между протомерами: водородные, ионные и гидрофобные.

Способность олигомерных белков к регуляции функций

Два родственных белка – гемопротеина:

Миоглобин (Mb)	Гемоглобин (Hb)
Mb – белок красных мышц. Запасает O2 и отдает его только при очень интенсив- ной работе, т.к. имеет очень высокое сродство к O2. I стр-ра: Одна полипептид. цепь – 153 аминокислоты. II стр-ра: 8-спиралей (названия от A до H) III стр-ра: компактная глобула IV стр-ра: отсутствует.	Hb – содержится в эритроцитах. Транспортирует O2 из легких в ткани. (Из тканей в легкие переносит CO2 и H^+) Количество O2, отдаваемое в ткани, может регулироваться. I стр-ра: -цепь – 141 аминок-та -цепь – 146 аминок-т. ------------ // ------------ ------------ // ------------ Олигомер: 2-цепи и 2-цепи.

Строение активного центра Mb и Hb:

1. Активный центр Mb и Hb расположен в «кармане», образованными двумя спиралями F и E, имеющие гидрофобные радикалы аминокислот, за исключением 2 остатков гистидина F₈ и E₇.

2. В центре гема располагается ион Fe²⁺, связанный 4 связями с атомами азота пиррольных колец.

3. Fe гема связывается в активном центре ещё одной прочной связью с Гис F₈ и выходит из плоскости гема.

4. O₂ – гидрофобная молекула, легко проникает в активный центр и связывается с Fe гема по другую сторону его плоскости.

5. Гис E₇ – создает оптимальные условия для связывания O₂ и уменьшает сродство гема к CO.

Строение активного центра Mb и Hb

(схема из малинового учебника):

Кривые диссоциации O₂ для Mb и Hb:

1) Mb имеет очень большое сродство к O₂.

При ПД O₂ – 40 мм рт. ст. в венозной крови Mb полностью насыщен O₂. И даже при низком ПД O₂ – (10-20 мм рт. ст.) Mb почти полностью насыщен O₂. Только при тяжелой физической работе ПД O₂ может снизиться до 5 мм рт. ст., и Mb способен легко отдавать O₂.

2) Hb – насыщается в легких O₂ на 100%, а в тканях отдает его в зависимости от ПД.

В отдыхающих мышцах ПД O₂ – 40-50 мм рт. ст. При этом Hb отдает тканям ~ 20% O₂.

В работающей мышце ПД O₂ падает до 10 мм рт. ст. и Hb резко  отдачу O₂.

Вывод: отдача O₂ в ткани – регулируемая функция Hb.

Это происходит благодаря кооперативным изменениям конформации протомеров.

Кооперативные взаимодействия между протомерами характерны для всех олигомерных белков.

Это проявляется в том, что изменение конформации одной из субъединиц олигомерного белка приводит к изменению конформации всех субъединиц, т.е. конформации всего белка.

В легких: присоединение 1-й молекулы O₂ к протомеру Hb меняет конформацию всего олигомерного белка и облегчает присоединение следующих молекул O₂ к другим протомерам.

Последняя молекула O₂ присоединяется к Hb в 300 раз легче, чем первая.

В тканях: отрыв 1-й молекулы O₂ облегчает отщепление от Hb всех последующих молекул O₂.

Типы гемоглобина:

Все типы гемоглобина являются тетрамерами и содержат 2-цепи.

1. Гемоглобин A – 2- и 2-цепи. Составляет ~ 98% гемоглобина эритроцитов взрослого человека;

2. Гемоглобин A₂ – 2- и 2-цепи. Составляет ~ 2% гемоглобина взрослого человека;

3. Гемоглобин эмбриональный – 2- и 2-цепи. Обнаруживается на ранних этапах развития плода;

4. Гемоглобин F – 2- и 2-цепи. Приходит на смену раннему гемоглобину плода на 6-м месяце развития;

На способность Hb отдавать O₂ в тканях сильно влияет наличие регуляторов, к которым относятся H⁺, CO₂ и 2,3-бифосфоглицерат (2,3-БФГ).

Эффект Бора

Основные функции гемоглобина:

1. транспорт O₂ из легких в ткани;

2. транспорт CO₂ и избытка H⁺ из тканей обратно в легкие.

Эффект Бора – увеличение освобождения кислорода гемоглобином в зависимости от концентрации протонов.

Влияние 2,3-БФГ на сродство Hb к O₂.

2,3-БФГ – вещество, которое синтезируется в эритроцитах из промежуточного продукта гликолиза – 1,3-бифосфоглицерата.

2,3-БФГ в норме присутствует в эритроцитах ~ в той же концентрации, что и Hb.

2,3-БФГ присоединяется к Hb в специальном участке (центральной полости), расположенном между 4 протомерами.

2,3-БФГ может присоединяться только к дезоксигемоглобину.

Олигомерная структура гемоглобина

(схема из малинового учебника):

В капиллярах легких, где высокое ПД O₂ – Hb соединяется с O₂ => происходит сужение полости между протомерами Hb, что приводит к вытеснению 2,3-БФГ из Hb.

И Hb практически не связан с 2,3-БФГ.

В капиллярах тканей, где ниже парциальное давление O₂, 2,3-БФГ присоединяется к дезоксигемоглобину =>  его сродство к O₂ => облегчается переход O₂ в ткани.

Концентрация 2,3-БФГ может увеличиваться при адаптации организма к гипоксии (высокогорье, обструктивная эмфизема легких).

Это снижает сродство Hb к O₂ и увеличивает количество O₂, транспортируемого в ткани.

2,3-БФГ присоединяется к Hb не в том участке, к которому присоединяется O₂, а в другом.

Такой лиганд называется: аллостерический. Центр, к которому присоединяется аллостерический лиганд, называется: аллостерический центр.

Аллостерические белки:

Аллостерические белки:

1. Олигомерные белки, состоящие из 2-х или более субъединиц – регуляторной и каталитической.

2. Имеют 2 пространственно разделенных центра, расположенные в разных субъединицах:

С – каталитическая субъединица.

Содержит активный центр, к которому присоединяется – главный лиганд белка.

R – регуляторная субъединица.

Содержит регуляторный (аллостерический центр), к которому присоединяется – лиганд-эффектор.

Эффекторы делятся на: активаторы (A) и ингибиторы (I).

Они влияют на сродство АЦ белка к его главному лиганду.

A – увеличивают сродство; I – уменьшают.

Физико-химические свойства белков:

1. Форма молекул;

2. Молекулярная масса;

3. Суммарный заряд;

4. Растворимость;

5. Изоэлектрическая точка

Растворимость белков зависит от суммарного заряда и общего количества полярных групп:

1. Растворимость белка тем больше, чем больше суммарный заряд.

2. Если у двух белков одинаковый суммарный заряд, то растворимость больше у того белка, у которого больше полярных групп.

Также на растворимость белков влияет pH среды, присутствие солей в растворе и др.

Изоэлектрическая точка белка (pI) – это такое значение pH, при котором суммарный заряд белка равен нулю.

В изоэлектрической точке количество положительно и отрицательно заряженных групп белка одинаково.

Если суммарный заряд белка в нейтральной среде

то pI  7.

Если суммарный заряд белка в нейтральной среде

т

= 0

о pI  7.

Если суммарный заряд белка в нейтральной среде

то pI = 7.