Лекция № 16-18. Сложные белки хромопротеины и нуклеопротеины

1. Определение хромопротеинов. Гемо- и флавопротеины

Хромопротеины — сложные белки, состоящие из простого белка и окрашенного небелкового компонента. Среди них выде­ляют гемопротеины, магнийпорфирины и флавопротеины. Хромо­протеины участвуют в фотосинтезе, клеточном дыхании, окисли­тельно-восстановительных реакциях, обеспечивают перенос кислорода и углекислого газа, свето- и цветовосприятие и др.

Гемопротеины — это хромопротеины, содержащие в качестве простетической группы железо. К ним относятся гемоглобин и его производные, миоглобин, ферменты (система цитохромов, каталаза и пероксидаза) и хлорофиллсодержащие белки. Гемоглобин — слож­ный белок, содержащий в качестве белкового компонента глобин, а в качестве простетической группы — гем. Гем одинаков у всех ви­дов гемоглобина, его основу составляет порфириновое кольцо.

Железо связано с двумя атомами азота молекулы протопор фирина ковалентно и с двумя — координационными связями.

Гем в виде гемпорфирина является простетической группой ге­моглобина и его производных, миоглобина, каталазы, пероксидазы и цитохромов b, c и c₁. В цитохромах a и a₃ гем содержится в виде формилпорфирина. На каждые четыре молекулы гема приходится 1 по­липептидная цепь. В молекуле гемоглобина взрослого человека HbA (с англ. adult — «взрослый») содержатся четыре полипептидных це­пи, составляющих белковую часть молекулы — глобин: две Р-цепи по 141 аминокислотному остатку и две α-цепи по 146 аминокислот­ных остатков. В крови взрослого человека также содержится HbA₂, состоящий из двух δ-цепей и двух α-цепей, а в крови новорожденно­го — HbF (80%), состоящий из двух α-цепей и двух γ-цепей.

Существует ряд аномальных гемоглобинов, возникающих вследствие мутаций генов: HbC, HbD_a, HbD_e, HbE, HbG, HbG

HbI, HbM, HbO и HbS. Болезни гемоглобинов — гемоглобинозы — подразделяются на гемоглобинопатии (в основе лежит наследствен­ное нарушение структуры цепи гемоглобина) и талассемии (обуслов­лены наследственным нарушением синтеза цепи гемоглобина). Классический пример наследственной гемоглобинопатии — серпо­видно-клеточная анемия, при которой HbS деформирует эритроци­ты, принимающие форму серпа, и приводит к массивному гемолизу. В результате соединения молекулярного кислорода с гемоглобином образуется оксигемоглобин. Кислород присоединяется к гему при помощи координационной связи железа. Присоединение одной моле­кулы кислорода к гему облегчает присоединение последующей. Ге­моглобин также легко связывается с угарным газом с образованием карбоксигемоглобина и с оксидами азота с образованием метгемоглобина, содержащего ионы Fe. Накопление этих видов гемоглобина в крови приводит к снижению снабжения тканей кровью. Метод ка­чественного определения производных гемоглобина — исследова­ние их спектров поглощения. Трансферрины (сидерофилины) — сложные белки, характеризующиеся способностью специфично, прочно и необратимо связывать ионы Fe и других переходных металлов. Трансферрин сыворотки крови транспортирует ионы Fe в ретикулоциты, где происходит синтез гемоглобина.

Флавопротеины — сложные белки, простетические группы которых представлены изоаллоксазиновыми производными — флавинмононуклеотидом (ФМН) и флавинадениндинуклеотодом (ФАД). Флавопротеины входят в состав ферментов, катализирую­щих окислительно-восстановительные реакции в клетке (оксидоредуктаз). К ним относятся ксантиноксидазы, альдегидоксидазы, сукцинатдегидрогеназы, дигидрооротатдегидрогеназы, ацил-КоА-дегидрогеназы и транспортирующего электроны флавопротеина.