Строение миоглобин

ПОИСК

Строение миоглобин

Рис. 84. Модель строения миоглобина

    При расшифровке третичной структуры белков решающую роль сыграл рентгенографический метод, который в 1957 г. позволил английскому исследователю Кендрью впервые определить третичную структуру миоглобина.

В дальнейшем рентгеноструктурный анализ позволил установить пространственное строение многих других белков и связать его с их биологической функцией. Так, молекула лизоцима — фермента, расщепляющего полисахариды — имеет трехмерную структуру, показанную на рис. 67.

Стрелкой показана впадина, представляющая собой активный центр фермента сюда подходит молекула полисахарида, подвергающегося расщеплению. [c.642]

    СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МИОГЛОБИНА И ГЕМОГЛОБИНА [c.421]

    Однако существенно удалось продвинуться в изучении структуры миоглобина и гемоглобина, химическое строение которых сравнительно мало изучено. [c.546]

    Молекулярное строение белков удалось выяснить только недавно. Первый рентгеноструктурный анализ белка, миоглобина, был завершен в 1959 г., а структура первого фермента, лизоцима, была установлена в 1964 г.

Исследования крупных ферментов, переносчиков электронов и антител, быстро прогрессируют. В настоящее время известна подробная картина молекулярного строения более 90 белков.

В этой области биохимия незаметно переходит в родственную науку, молекулярную биологию. [c.318]

    Расшифрованы первичные структуры миоглобина человека (153 аминокислотных остатка), а-цепи (141) и 3-цепи (146) гемоглобина человека, цитохрома С из сердечной мышцы человека (104), лизоцима молока человека (130), химотрипсиногена быка (245) и многих других белков, в том числе ферментов и токсинов. На рис. 1.14 представлена последовательность аминокислотных остатков проинсулина. Видно, что молекула инсулина (выделена темными кружками), состоящая из двух цепей (А-21 и В-30 аминокислотных остатков), образуется из своего предшественника-проинсулина (84 аминокислотных остатка), представленного одной полипептидной цепью, после отщепления от него пептида, состоящего из 33 аминокислотных остатков. Строение молекулы инсулина (51 аминокислотный остаток) схематически можно представить следующим образом  [c.57]

    В результате Джон Кендрью очень скоро понял, что едва ли я помогу ему выяснить строение миоглобина. Ему не удавалось вырастить большие кристаллы миоглобина лошади, и он рассчитывал сначала, что у меня рука окажется счастливой.

Но не требовалось особой проницательности, чтобы заметить, насколько неискусны мои лабораторные манипуляции. Недели через две после моего приезда в Кембридж мы отправились на местную бойню, чтобы получить сердце лошади для изготовления нового препарата миоглобина.

Если бы нам повезло, то немедленное замораживание сердца бывшего скакуна воспрепятствовало бы повреждению молекул миоглобина, которое мешало кристаллизации. Однако и мои попытки кристаллизации оказались не более успешными, чем попытки Джона.

Я даже почувствовал определенное облегчение если бы я добился успеха, Джон мог бы засадить меня за съемку рентгенограмм. [c.36]

    Приближались рождественские каникулы, а особой надежды на то, что кому-нибудь по эту сторону Атлантики удастся раскрыть строение ДНК, не было. Хотя Фрэнсис и вернулся к белкам, ему вовсе не хотелось делать одолжение Брэггу, работая над своей диссертацией. Вместо этого, после нескольких дней относительного молчания, он начал разглагольствовать о сверхспиральном расположении самой а-спирали. Для разговоров о ДНК оставалось только обеденное время. К счастью, Джон Кендрью, почувствовав, что вето, наложенное на работу с ДНК, не распространяется на размышления о ней, не пытался возродить мой интерес к миоглобину. И я тратил холодные, темные декабрьские дни на изучение теоретической химии или же листал журналы в надежде найти какой-нибудь забытый ключ к проблеме ДНК. А старательнее всего я штудировал принадлежащий Френсису экземпляр Природы химической связи . Все чаще Фрэнсис, когда ему надо было посмотреть длину какой-нибудь связи, обнаруживал эту книгу на той четверти лабораторного стола, которую Джон отвел для моих экспериментов. Я надеялся, что где-то на страницах шедевра Полинга удастся найти разгадку тайны. Вот почему, когда Фрэнсис подарил мне другой экземпляр книги, я усмотрел в этом доброе предзнаменование. На титульном листе он написал Джиму от Фрэнсиса. Рождество, 1951 . И христианские обычаи бывают полезными. [c.63]

    С другой стороны, считалось, что молекулярный вес ВТМ составляет около 40 миллионов, и поначалу казалось, что понять устройство ВТМ будет неизмеримо труднее, чем строение гораздо меньших молекул миоглобина и гемоглобина, над которыми Джон Кендрью и Макс Перутц бились много лет, так и не получив никаких интересных для биолога результатов. [c.67]

    Если гемоглобин и миоглобин —это единоличные представители, участвующие в процессе Оз-поглощения, то цитохромы и хлорофиллы представлены несколькими десятками соединений каждой группы.

Цитохромы варьируются в незначительной степени от строения порфиринового цикла и в большей степени — от полипептидного окружения от их количества, строения и способа связывания с гемом — ковалентное или нековалентное).

Хлорофиллы различаются между собой степенью гидрирования порфиринового цикла и набором заместителей при ном [c.265]

    Гемоглобин по своему строению гомологичен миоглобину и практически представляет собой тетрамер миоглобина — оба белка действуют взаимосвязанно в биологических системах.

Такая кооперация в действии, помимо прочего, требует от гемоглобина высокого сродства к кислороду при его высоком парциальном давлении и низкого сродства при недостатке кислорода. Рис. 3-39 графически демонстрирует связывание кислорода гемоглобином и миоглобином.

Форма кривой сигмоидная для гемоглобина и гиперболическая с крутым подъемом для миоглобина. [c.415]

    По прошествии более трех десятилетий со времени расшифровки структур миоглобина и гемоглобина рентгеноструктурный анализ все еще остается единственным прямым методом определения на атомном уровне пространственного строения белковых молекул, их комплексов и доменов.

Полученные с его помощью данные по-прежнему служат незаменимой экспериментальной основой изучения структурно-функциональной организации молекул белков.

В 1990-е годы этот метод, по-прежнему сохраняя высокий темп экстенсивного развития, позволил приступить к решению принципиально новых задач, представляющих первостепенный интерес для молекулярной биологии.

Основная, если не единственная, причина наметившегося качественного роста возможностей кристаллографии белков связана с использованием вместо излучения рентгеновских трубок синхротронной радиации. [c.74]

    Ряд данных свидетельствует о вырожденности обеих корреляций. Белки с разной первичной структурой могут иметь сходное пространственное строение, сходные или различные биологические функции.

Это было показано, в частности, для глобинов — белков, содержащих группы гема, запасающих и переносящих молекулярный кислород.

Первичные структуры глобинов значительно разнятся, но их пространственное строение весьма сходно — глобины, среди которых имеются миоглобины позвоночных [c.110]

    Миоглобин и другие глобины не содержат раздельных областей — доменов — в глобуле. Многие белки имеют доменную структуру. На рис. 4.18 показано строение фермента фосфоглицераткиназы. Глобула состоит из двух доменов. Цилиндры /—XII — а-спирали, стрелы А — Ь — -участки. [c.114]

    До сороковых годов рентгенография сравнительно простых соединений подтверждала их структуру, установленную химическими методами, и давала количественные сведения о межатомных расстояниях. В 1944 г. Ходжкин впервые расшифровала структуру пенициллина, которую химикам не удавалось определить.

Молекула пенициллина содержит 23 атома кроме атомов водорода. Далее Ходжкин установила структуру витамина В12. Здесь были определены координаты уже 93 атомов. В дальнейшем рентгенографию начали применять в исследованиях наиболее сложных молекул — молекул белков.

Основоположником этого важнейшего направления молекулярной биофизики был Бернал, и крупнейшие достижения в изучении белков принадлежат кембриджской научной школе. Они связаны с именами Брэгга, Кендрью и Перутца. В 1957 г. Кендрью установил пространственное строение первого белка — миоглобина (см. стр. 231).

В молекуле миоглобина более 2500 атомов. [c.272]

    Известны первичные структуры гемоглобина и миоглобина ряда видов животных, а также многих мутантных гемоглобинов человека (см. 2.5).

Расшифровка строения МЬ и НЬ и выявление конформационных изменений, возникающих при их оксигенации, имеют принципиальное значение.

Именно для этих белков проблема связи между строением и свойствами изучена сегодня наиболее подробно. [c.424]

    Порядок чередования отдельных остатков аминокислот в цепи может быть установлен последовательным отщеплением с обоих концов молекулы отдельных аминокислот, которые предварительно метятся превращением в какие-либо устойчивые к гидролизу производные. Этим путем было установлено строение нескольких наиболее простых белков (инсулина, миоглобина, рибонуклеазы и др.

), молекулы которых построены из нескольких десятков (в некоторых случаях больше сотни) различных и одинаковых молекул а-аминокислот и имеют молекулярный вес 5000—20 000. Эти данные дополняются результатами рентгеноструктурного анализа. Для многих более сложных белков установлен порядок чередования нескольких аминокислотных звеньев с каждого конца молекулы. [c.

337]

    Каковы функции гемоглобина и миоглобина В чем сходство и различие в их строении  [c.657]

    Рентгеноструктурные исследования привели даже к созданию полной пространственной модели белка миоглобина с молекулярным весом 17 000.

Они же шозвол или сделать ряд существенных выводов о строении белков, вытянутых в виде волокон (фибриллярные белки, например, фиброин шелка, коллаген) или свернутых в глобулы (например, белки сыворотки крови), а также сделать вывод о возможных превращениях глобулы в фибриллу (см следующую главу). [c.532]

    Большинство белков нболее сложным способом свертывания цепи по сравнению с фибриллярными белками . Первым белком, для которого методом рентгеноструктурного анализа была установлена полная трехмерная структура, стал миоглобин — небольшой (мол.

вес 17 500) кислород-связывающий белок, присутствующий в мышцах. 153 аминокислотных остатка миоглобина распределено в основном по 8 а-спиральным участкам различной длины, содернощим от 7 до 26 остатков.

Спиральные участки, имеющие вид прямолинейных стернполного представления о строении белка, поскольку пространство мен

Источник: https://www.chem21.info/info/497621/

2. Строение миоглобина

Строение миоглобин

Миоглобин содержитнебелковую часть (гем) и белковую часть(апомиоглобин).

  • Гем – молекула, имеющая структуру циклического тетрапиррола, где 4 пиррольных кольца соединены метиленовыми мостиками и содержат 4 метальные, 2 винильные и 2 пропионатные боковые цепи. Эта органическая часть тема называется протопорфирином. Возможны 15 вариантов расположения боковых цепей, но в составе гемопротеинов присутствует только один изомер, называемый протопорфирин IX. В теме 4 атома азота пиррольных колец протопорфирина IX связаны четырьмя координационными связями с Fe2+, находящимся в центре молекулы (рис. 1-29).
  • Апомиоглобин – белковая часть миоглобина; первичная структура представлена последовательностью из 153 аминокислот, которые во вторичной структуре уложены в 8 ?-спиралей. ?-Спирали обозначают латинскими буквами от А до Н, начиная с N-конца полипептидной цепи, и содержат от 7 до 23 аминокислот. Для обозначения индивидуальных аминокислот в первичной структуре апомиоглобина используют либо написание их порядкового номера от N-конца (например, Гис64, Фен138), либо букву ?-спирали и порядковый номер данной аминокислоты в этой спирали, начиная с N-конца (например, Гис F8).
  • Третичная структура имеет вид компактной глобулы (внутри практически нет свободного места), образованной за счёт петель и поворотов в области неспирализованных участков белка. Внутренняя часть молекулы почти целиком состоит из гидрофобных радикалов, за исключением двух остатков Гис, располагающихся в активном центре.

3.Связывание гема с апомиоглобтом

Гем – специфическийлиганд апомиоглобина, присоединяющийсяк белковой части в углублении

между двумя?-спиралями F и Е. Центр связывания сгемом образован преимущественногидрофобными остатками аминокислот,окружающими гидрофобные пиррольныекольца тема. Две боковые группы пропионовыхкислот, ионизированные при физиологическихзначениях рН, выступают на поверхностимолекулы.

В активный центрапомиоглобина кроме гидрофобныхаминокислот входят также 2 остатка Гис(Гис64и Гис93или Гис Е7и Гис F8),играющие важную роль в функционированиибелка.

Они расположены по разные стороныот плоскости тема и входят в составспиралей F и Е, между которыми располагаетсягем.

Атом железа в теме может образовывать6 координационных связей, 4 из которыхудерживают Fe2+в центре протопорфирина IX (соединяя егос атомами азота пиррольных колец), а 5-ясвязь возникает между Fe2+и атомом азота имидазольного кольцаГис F8(рис. 1-30).

Гис Е7хотя и не связан с гемом, но необходимдля правильной ориентации и присоединениядругого лиганда – О2к миоглобину.

Аминокислотноеокружение тема создаёт условия длядовольно прочного, но обратимогосвязывания О2с Fe2+миоглобина. Гидрофобные остаткиаминокислот, окружающие гем, препятствуютпроникновению в центр связываниямиоглобина воды и окислению Fe2+в Fe3+.Трёхвалентное железо в составе тема неспособно присоединять О2.

Структура ифункции гемоглобина

Гемоглобины -родственные белки, находящиеся вэритроцитах человека и позвоночныхживотных. Эти белки выполняют 2 важныефункции:

  • перенос О2 из лёгких к периферическим тканям;
  • участие в переносе СО2 и протонов из периферических тканей в лёгкие для последующего выведения из организма.

Кровьежедневно должна переносить из лёгкихв ткани около 600 л ,О2.Так как О2плохо растворим в воде, то практическивесь кислород в крови связан с гемоглобиномэритроцитов.

От способности гемоглобинанасыщаться О2в лёгких и относительно легко отдаватьего в капиллярах тканей зависят количествополучаемого тканями О2и интенсивность метаболизма.

С другойстороны, О2- сильный окислитель, избыток поступленияО2в ткани может привести к повреждениюмолекул и нарушению структуры и функцийклеток. Поэтому важнейшая характеристикагемоглобина – его способность регулироватьсродство к О2в зависимости от тканевых условий.

Гемоглобины,так же как миоглобин, относят кгемопротеинам, но они имеют четвертичнуюструктуру (состоят из 4 полипептидныхцепей), благодаря которой возникаетвозможность регуляции их функций.

Четвертичнаяструктура гемоглобина

Четыреполипептидные цепи, соединённые вместе,образуют почти правильную форму шара,где каждая ?-цепь контактирует с двумя?-цепями (рис. 1-32).

Таккак в области контакта между ?1-и ?1-,а также между ?2-и ?2-цепяминаходится много гидрофобных радикалов,то между этими полипептидными цепямиформируется сильное соединение за счётвозникновения в первую очередьгидрофобных, а также ионных и водородныхсвязей.

В результате образуются димеры?1?1,и ?2?2.Между этими димерами в тетрамерноймолекуле гемоглобина возникают восновном полярные (ионные и водородные)связи, поэтому при изменении рН средыв кислую или щелочную сторону в первуюочередь разрушаются связи между димерами.

Кроме того, димеры способны легкоперемещаться относительно друг друга.

Так как поверхность протомеров неровная,полипептидные цепи в центральной областине могут плотно прилегать друг к другу,в результате в центре формируется”центральная полость”, проходящаясквозь всю молекулу гемоглобина.

Кривые диссоциацииО2для миоглобина и гемоглобина

Кооперативностьв работе протомеров гемоглобина можнонаблюдать и на кривых диссоциации О2для миоглобина и гемоглобина (рис. 1-35).

Отношение занятыхО2участков связывания белка к общемучислу таких участков, способных ксвязыванию, называется степенью насыщенияэтих белков кислородом. Кривые диссоциациипоказывают, насколько насыщены данныебелки О2при различных значениях парциальногодавления кислорода.

Кривая диссоциацииО2для миоглобина имеетвид простой гиперболы. Это указываетна то, что миоглобин обратимо связываетсяс лигандом, и на это не оказывают влияниеникакие опсторонние факторы (схеманиже).

.

Процессы образованияи распада оксимиоглобина находятся вравновесии, и это равновесие смещаетсявлево или вправо в зависимости от того,добавляется или удаляется кислород изсистемы.

Миоглобин связывает кислород,который в капиллярах тканей высвобождаетгемоглобин, и сам миоглобин можетосвобождать О2в ответ на возрастание потребностей внём мышечной ткани и при интенсивномиспользовании О2в результате физической нагрузки.

Миоглобин имееточень высокое сродство к О2.Даже при парциальном давлении О2,равном 1-2 мм рт. ст., миоглобин остаётсясвязанным с О2на 50%.

Кривая диссоциацииО2для гемоглобина. видно,что гемоглобин имеет значительно болеенизкое сродство к О2;полунасыщение гемоглобина О2наступает при более высоком давленииО2(около 26 мм рт. ст.).

Кривая диссоциациидля гемоглобина имеет сигмоидную форму(S-образную). Это указывает на то, чтопротомеры гемоглобина работаюткооперативно: чем больше О2отдают протомеры, тем легче идётотщепление последующих молекул О2.

В капиллярахпокоящихся мышц, где давление О2составляет около 40 мм рт. ст., большаячасть кислорода возвращается в составеоксигемоглобина обратно в лёгкие.

Прифизической работе давление О2в капиллярах мышц падает до 10-20 мм рт.ст. Именно в этой области (от 10 до 40 ммрт. ст.

) располагается “крутая часть”S-образной кривой, где в наибольшейстепени проявляется свойство кооперативнойработы протомеров.

Следовательно,благодаря уникальной структуре каждыйиз рассмотренных белков приспособленвыполнять свою функцию: миоглобин -присоединять О2,высвобождаемый гемоглобином, накапливатьв клетке и отдавать в случае крайнейнеобходимости; гемоглобин – присоединятьО2в лёгких, где его насыщение доходит до100%, и отдавать О2в капиллярах тканей в зависимости отизменения в них давления О2.

Источник: https://studfile.net/preview/5137471/page:8/

Миоглобин – химия

Строение миоглобин

Миоглобин относится к белкам, которые содержат в своём составе железо, формируя гем. Основным местом локализации этого белка является мышечная ткань. Этот тип ткани образует скелетные мышцы, а также самую главную мышцу нашего организма – сердце.

Мышечная ткань формирует миокард – слой сердца, который обеспечивает его сократительную функцию.

Главной задачей миоглобина является формирование депо для кислорода. То есть при недостатке кислорода миоглобин будет снабжать им мышцы, обеспечивая мышечное сокращение.

Отличие от гемоглобина

Миоглобин созвучен с гемоглобином. Они чем-то похожи между собой, но и есть ряд отличий.

Миоглобин и гемоглобин имеют в своём составе гем, содержащий железо. Именно эта часть молекулы позволяет связываться с кислородом.

Различие между этими белками состоит в функциях, выполняемых ими. Так, гемоглобин является транспортным белком – переносит газы в крови, в том числе и кислород. А миоглобин откладывает про запас этот кислород, который принёс гемоглобин в клетки.

Забор материала для анализа

Диагностически значимым является определение уровня миоглобина в крови. В этом случае материалом для исследования будет венозная кровь, из которой затем получат сыворотку.

Также есть смысл определить наличие миоглобина в моче.

Суть метода

В современных лабораториях определение миоглобина в крови производится иммунотурбидиметрическим методом. Суть этого метода заключается в оценке степени агглютинации миоглобина и специальных антител к нему, которые соединены с латексными частицами.

Латексные частицы позволяют визуализировать взаимодействие миоглобина и антител. Это взаимодействие изменяет показатели пробы, которые фиксируют на специальном приборе. После чего производят вычисление уровня миоглобина в крови.

В связи с тем, что в мочу может попадать миоглобин, имеет смысл определять его в этой биологической жидкости. Это может быть качественное определение при добавлении сульфата аммония. Сульфат аммония позволит обнаружить в моче миоглобин.

Обнаружение в моче миоглобина называется миоглобинурия.
Методами сухой химии, которые используются при общем анализе мочи, можно определить лишь наличие крови в моче. В этот показатель могут входить любые белки мочи, которые содержат железо. Что является не самым информативным методом.

Для того чтобы различить, какие конкретные белки обнаружены в моче, применяется электрофорез. В зависимости от массы и заряда белки будут распределяться по-разному, что предоставит возможность различить их между собой. Это имеет важное значение при диагностике состояний, вызвавших появление крови в моче.

Показания для направления на анализ

Для того чтобы направить пациента для определения уровня миоглобина в крови, должны быть симптомы, указывающие на патологию мышечной ткани.

Определение уровня миоглобина проводится при:

  • подозрении на повреждение сердечной мышцы в результате инфаркта или другого процесса;
  • повреждении скелетных мышц, например, при травме или воспалительных процессах;
  • оценке степени тяжести повреждения почек.

Учитывая тот факт, что миоглобин легко проходит сквозь почечный фильтр, избыток в крови этого белка может оказывать повреждающее действие на почки.

Норма миоглобина в биологических жидкостях

В сыворотке крови уровень миоглобина у мужчин и женщин различается. У детей с четырнадцати лет уровень этого белка становится примерно таким же, как и у взрослых.

У женщин в норме концентрация миоглобина составляет 12 – 76 микрограмм на литр (мкг/л), а у лиц мужского пола – 19 – 92 мкг/л. Эти данные являются ориентировочными, так как в каждой лаборатории в зависимости от производителя реагентов они могут различаться.

В моче в норме миоглобин почти не определяется.

Понижение концентрации миоглобина

Уровень миоглобина настолько мал, что даже если в крови обнаружат низкие концентрации, это не имеет диагностической значимости. Некоторые лаборатории считают нижней границей нормы 0 мкг/л.

Высокие концентрации

Повышение концентрации миоглобина в крови играет важную роль в диагностике ряда патологических состояний.

При инфаркте миокарда отмечается увеличение концентрации миоглобина в течение 2 часов. Однако этот показатель не является строго специфичным для данной патологии.

Креатинфосфокиназа-МВ и тропонины является более специфичными маркерами повреждения миокарда, чем миоглобин.

Также при повреждении мышечной ткани в результате её отмирания, травмы, нарушения кровоснабжения будет отмечаться увеличение содержания миоглобина в крови. Такое наблюдается при таких патологиях, как дерматомиозит, дистрофия мышечной ткани и др.

При судорогах или после проведения операции отмечается повышение концентрации миоглобина в крови.

Также высокие концентрации миоглобина в крови приводят к усиленному выведению его с мочой, что отразится на уровне этого белка в моче. Избыток миоглобина приведёт к поражению почек и развитию почечной недостаточности.

Что может влиять на изменение уровня миоглобина

Имеется ряд факторов, которые могут повлиять на уровень миоглобина в крови. К ним относятся:

  • избыточная физическая нагрузка;
  • употребление алкоголя накануне сдачи анализа;
  • сдача крови не натощак;
  • внутримышечные уколы;
  • приёме Ацетилхолина и Сукцинилхолина.

Поэтому перед тем как идти сдавать кровь, следует правильно подготовиться и исключить факторы, которые могут привести к неправильному результату.

Заключение

Миоглобин является белком мышечной ткани, который участвует в депонировании кислорода. При повреждении этой ткани белок выходит в кровь, что отражается в анализе крови и мочи.

Миоглобин помогает в подтверждении диагноза инфаркт миокарда, однако не является единственным показателем, по которому проводится диагностика.

Мы приложили много усилий, чтобы Вы смогли прочитать эту статью, и будем рады Вашему отзыву в виде оценки.

Автору будет приятно видеть, что Вам был интересен этот материал. Спасибо!

(45,00

Источник: https://himya.ru/mioglobin.html

Миоглобин в крови – функция и норма концентрации

Строение миоглобин

Мы поговорим о том, что такое миоглобин и какую роль он играет в организме. Какие значения концентрации в крови нормальны? Каковы причины и риски высоких или низких значений протеина в крови и моче?

Что такое миоглобин

Миоглобин представляет собой белковый шарик, т.е. комплекс белков, в котором составляющие цепи (пептиды) скручены на себя таким образом, что образуют спираль с 8 секциями. Структура, которая придает молекуле форму шара или сферы, отсюда и название «шаровидный белок».

Функция миоглобина заключается в транспортировке кислорода к митохондриям мышечных клеток, чтобы они могли сокращаться.

Как миоглобин выполняет свою функцию

Миоглобин состоит из цепи 153 или 154 аминокислот, которые внутри содержат гема группу.

Гема группа – это химическое соединение, которое содержит атом железа и способно связываться с кислородом.С химической точки зрения гема группа является протопорфирином, с ионом железа Fe2+ в центре. Протопорфинир – это соединение 4 пиррольных групп, которые удерживает вместе 4 метиленовых мостика =CH−.

Гема группа, благодаря наличию иона железа, позволяет миоглобину стабильно удерживать молекулу кислорода. Кроме того, особая структура молекулы приводит к тому, что гема группа и железо оказываются заключены в своего рода карман, с гидрофобными свойствами и, следовательно, в состоянии удерживаться подальше от воды, которая имеет окислительный потенциал.

Все это позволяет железу сохранять степень окисления 2+ и не переходить на 3+. Условие, которое позволяет миоглобину не только связывать кислород, но и сохранять высокую степень сродства с клетками.

Основными функциями миоглобина в организме человека являются:

  • связывает кислород, когда его парциальное давление превышает 40 мм ртутного столба.
  • выделяет кислород, когда его парциальное давление опускается ниже 5 мм ртутного столба.
  • способность миоглобина связывать кислород независимо от температуры, рH, парциального давления углекислого газа (функция, известная как эффект Бора).

Биологические функции миоглобина и отличие от гемоглобина

Из сказанного, уже можно представить себе миоглобин, так аналог гемоглобина, связывающего кислород в легких и переносящего его к клеткам для обеспечения метаболических процессов.

Напомним, что клеточное дыхание – длинный ряд реакций, при которых питательные вещества (углеводы, белки и жиры) окисляются до углекислого газа, воды и энергии. Последняя будет доступен клеткам в виде химического соединение, известного как АТФ:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 АТФ

Конечно существуют важные различия между этими двумя шаровидными белками, оба которых способны связывать кислород.

Различия, которые вытекают из отличий молекулярной структуры, их можно обобщить так:

  • миоглобин имеет только одну гема группу (у гемоглобина – 4) и может удерживать только одну молекулу кислорода против 4 у гемоглобина.
  • Способность связывать кислород этих шаровидных белков зависит от парциального давления:
    • Гемоглобин связывает кислород при давлении порядка 90 мм ртутного столба и передает его при низком давлении, но не ниже 40 мм ртутного столба.
    • Миоглобин связывает кислород при давлении порядка 50/40 мм ртутного столба и отдает только при давлениях порядка 5 мм ртутного столба.

Эти различия приводят к тому, что:

  • Гемоглобин, содержащийся в красных кровяных клетках крови, сохраняет кислород и передает его клеткам для осуществления обменных процессов в организме.
  • Миоглобин, который содержится в основном в мышечных волокнах, связывает и хранит кислород, а потом возвращает мышечным тканям, когда парциальное давление кислорода падает ниже 5 миллиметров ртутного столба. Такие условия достигаются в начальной стадии работы мышц и на этапе интенсивных усилий, при которых дыхание не может обеспечить достаточный приток кислорода. У морских млекопитающих концентрация миоглобина столь велика, что они могут задерживать дыхание на часы (киты).

Норма миоглобина в крови и моче

Концентрацию миоглобина можно измерить в сыворотке крови с помощью простого химического анализа образца крови, взятого из вена.

Нормальные значения миоглобина меняются от человека к человеку и зависят от мышечной массы, возраста, расы.

Максимальным значением миоглобина в крови считается уровень в 90 нанограмм на миллилитр крови, как для мужчин, так и для женщин.

Из крови миоглобин может быть отфильтрован почками и переходит в мочу, где его концентрация также может быть измерена.

Максимальное значение миоглобина в моче считается нормальным при уровне 4 миллиграмма на литр мочи.

Отклонения уровня миоглобина

Когда уровень сывороточного миоглобина отличается от нормы, то говорят миоглобинемии, а если лабораторный анализ обнаруживает большое содержание миоглобина в моче, то говорят о миоглобинурии.

Когда значения ниже физиологической нормы, говорят о низком миоглобине.

Причины высоких значений миоглобина в крови или моче

Высокие значения миоглобина почти всегда наблюдаются после разрушения мышечных волокон, что приводит к его высокой доступности в крови. Однако, причин, которые могут определить такое состояние, много, как физиологических, так и патологических.

Причины…

Основными являются:

  • Инфаркт сердца. При наличии ишемии (полное или частичное отсутствие притока крови) сердечной мышцы, происходит быстрое повышение уровня миоглобина. Все это позволяет диагностировать вероятность инфаркта по измерению уровня миоглобина. Конечно, данный тест не является специфичным.

Подробнее причины и факторы риска инфаркта миокарда.

  • Травмы мышц. Все мышцы могут оказаться в таком состоянии, что происходит повышение уровня миоглобина между мышечными волокнами.
  • Чрезмерная физическая работа, особенно без необходимой подготовки. Например, участие в беговом марафоне без предварительных тренировок.
  • Наследственные причины, то есть генетические факторы.
  • Ожоги с повреждением больших масс мышц.
  • Почечная недостаточность.
  • Отравления химическими веществами и некоторыми лекарственными препаратами.
  • Миозит, т.е. воспаление скелетных поперечно-полосатых мышц.
  • Мышечная дистрофия. Набор дегенеративных заболеваний, которые вызывают атрофию мышц из-за дефицита белка дистрофина, необходимого для формирования физиологической структуры мышечных волокон.
По мере того как миоглобин крови переходит в почки, где фильтруется и выбрасывается с мочой, наличие высокого уровня миоглобина может привести к почечной недостаточности, потому что миоглобин оказывает нефротоксическое действие и может повредить почечные канальцы, которые являются часть нефронов.

Причины низкого уровня миоглобина

Очень маленькие значения миоглобина могут быть вызваны:

  • Проблемами иммунной системы, которые может выделять антитела против миоглобина в крови.
  • Миастения. Заболевание характеризуется мышечной слабостью, вызванной недостаточностью иммунной системы, которая производит антитела, блокирующие холинергические рецепторных, подавляя выработку ацетилхолина, который отвечает за передачу нервных импульсов.

Тем не менее, это состояние не представляет особого риска для здоровья.

Источник: https://sekretizdorovya.ru/publ/mioglobin_v_krovi/28-1-0-495

Строение и Функции отдельных белков

Строение миоглобин

томский государственный университет
кафедра органической химии
Миоглобин и гемоглобин. Транспорт кислорода

Миоглобин- сложный белок третьего уровня структурной организации.

Состоит из одной полипептидной цепи (153 остатка). Третичная структура белка образована, главным образом, альфа-спиралями вторичной структуры, на которые приходится около 70 процентов АКО, остальные- на повороты и начальный и конечный участки.

Белок содержит в себе так называемый ГЕМ- комплекс порфирина и иона железа в степени окисления +2.

Ион железа встроен в кольцо порфирина таким образом, что четыре координационные связи из шести (в состоянии гибридизации sp3d2 связи у шестикоординационного железа направлены к вершинам октаэдра) затрачены на образование связей с атомами азота, еще одна связана с азотом имидазольного остатка ГИС полипептидной цепи (проксимальный Гистидин F8), а другая- также с имидазольным остатком другого ГИС (дистальный ГИС Е7). Молекула кислорода присоединяется между остатком дистального ГИС и железом. Изменения степени окисления железа при этом не происходит. Порфириновое кольцо (ГЕМ) не находится на плоскости молекулы белка, а частично погружено в него. Молекула кислорода присоединяется к гему, входя как бы через открывающуюся дверцу. Пока остается несным, дожидается молекула кислорода случайного открывания двери, или существует какой-то механизм, пускающий кислород к гему.

Миоглобин сосредоточен, главным образом, в мышцах и его главной функцией является хранение кислорода. Скорость насыщения миоглобина кислородом намного превышает таковую для гемоглобина.

Миоглобин мало приспособлен для транспортировки кислорода из легких в ткани, поскольку скорость отдачи кислорода в тканях невелика (при давлении 1 мм рт. ст.

примерно половина миоглобина все еще не отдает кислород).

Вопросы транспортировки кислорода решаются при участии белка четвертичной структуры- гемоглобина.

ГЕМОГЛОБИН

Гемоглобин представляет собой белок четвертичной структуры, состоящий из двух пар субъединиц альфа- (141 АКО) и бетта- (147 АКО- аминокислотных остатков). Субъединицы миоглобина и гемоглобина очень сходны между собой, как весьма сходна и третичная структура обоих белков.

Главное отличие гемоглобина от миоглобина заключается в проявлении особого рода эффектов- кооперативных, влияющих на скорости присоединения- отсоединения молекул кислорода.

Каждая молекула гемоглобина способна присоединять и переносить четыре молекулы кислорода, при этом кооперативность проявляется в том, что как присоединение, так и отсоединение каждой последующей молекулы кислорода облегчается в результате структурных изменений в конформации молекулы, которых у гемоглобина имеется две основных- оксигенированная и дезоксигенированная. Промежуточные состояния нестабильны. Предполагается следующий механизм кооперативного эффекта. Присоединение первой молекулы кислорода приводит тому что атом железа смещается от своего места примерно на 0,4-0,6 ангстрем, вызывая изменения конформации субъединицы. Изменившаяся конформация по аллостерическому эффекту облегчает присоединение кислорода к другой субъединице и т.д. Это позволяет максимально ускорить процесс присоединения кислорода в легких (рО2 = 100 мм рт. ст.). При переносе оксигенированного гемоглобина в капилляры тканей (рО2 = 5 мм рт. ст.) отсоединение молекул кислорода протекает также быстро, по кооперативному эффекту. Известны, впрочем, и химические регуляторы скорости и полноты присоединения кислорода. К ним, в частности, относится 2,3- дифосфоглицериновая кислота. Она облегчает присоединение кислорода у организмов, обитающих в высокогорных районах.

Формы гемоглобина

ОКСИГЕМОГЛОБИН (HbO2) – полностью оксигенированный гемоглобин, содержащий 4 молекулы О2. Из шести sp3d2 гибридизованных орбиталей Fe2+ ЧЕТЫРЕ связаны в комплексе с порфирином, ОДНА- с остатком His (внутрь молекулы), а ОДНА свободная- присоединяет О2 или ПУСТА (дезокси-Нb).

КАРБАМИНОГЕМОГЛОБИН.

Hb-NH2 + CO2 —> Hb-NH-COO- + H+ (с N- концевыми остатками ПП-цепей).

Таким образом транспортируется только 32 % СО2, 60 % СО2- с венозной кровью, после превращения СО2 в Н2СО3 при помощи КАРБОАНГИДРАЗЫ, и лишь около 8 % транспортируется в эритроцитах в виде НСО3_.

КАРБОКСИГЕМОГЛОБИН (HbCO)- образуется в результате присоединения к гемоглобину окиси углерода СО, образуя светочувствительный НbСО синего цвета.

Поскольку присоединение СО протекает в 200 раз быстрее, чем присоединение кислорода, достаточно незначительных концентраций СО в атмосфере, чтобы вызвать превращение значительной доли гемоглобина в HbCO. Смерть наступает при связывании >70 % Нb.

Для снятия эффекта требуется увеличение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе.

МЕТГЕМОГЛОБИН (Met-Hb). Пероксиды, феррицианиды, окислы азота и хинон окисляют железо в геме до Fe3+, при этом нарушается транспорт О2 и СО2. Однако, это нарушение обратимо и менее опасно, чем НbСО, поскольку железо легко превращается ферментами обратно в Fe2+.

ФУНКЦИИ ГЕМОГЛОБИНА:

1. Транспорт О2 и СО2.

2. Создание буферной емкости крови и поддержание рН в строго определенных пределах (7,40+0,02).

Гемоглобинопатии

Серповидноклеточная анемия– патология, вызванная наличием аномального гемоглобина, с измененной структурой белка глобина, а точнее- его b-цепи. Происходит это вследствие замены в мРНК кодона ГАГ (кодирует Глутаминовую кислоту) на ГУГ (кодирует аминокислоту Валин).

В результате получается гемоглобин S, называемый HbS, с измененными свойствами зарядов на поверхности.

Поскольку замена остатка глутаминовой кислоты по положению 6 в b-цепи на остаток с гидрофобным незаряженным боковым радикалом валина приводит к утрате отрицательного заряда и слипанию молекул гемоглобина, форма эритроцитов становится похожей на серп при рассматривании под микроскопом. Деформированные эритроциты отличаются плохой способностью присоединять кислород и проникать в тончайшие капилляры, что вызывает в ряде случаев кислородное голодание тканей.

Мутация является типичным примером эволюционного приспособления организма к возбудителям малярии. Гемоглобин S наиболее часто обнаруживается у выходцев из экваториальной Африки, где малярия широко распространена.

Гетерозиготные по гемоглобину S люди невосприимчивы к малярии и к тому же у них не проявляются симптомы кислородного голодания, обнаруживаемые у гомозигот.

Возбудитель малярии не выживает в эритроцитах, содержащих гемоглобин S.

Симптомы заболевания, вызываемое аномальным гемоглобином S,были впервые описаны в Чикаго в 1904 году при осмотре негра-выходца из Африки, однако причина болезни была установлена многими годами позднее.

Впоследствии было выявлено множество других аномальных гемоглобинов, вызываемых заменой аминокислотных остатков. Подавляющее большинство из них, впрочем, никак не проявляется на состоянии человека.

Аномальные гемоглобины получают название по замене аминокислотных остатков и местности, где аномалия впервые была обнаружена. Так, гемоглобин S еще имеет название Чикаго b-6 Глу–>Вал.

Клиническая диагностика осуществляется процедурой Southern Blot. Ген, кодирующий бетта-цепь нормального глобина, имеющего последовательность аминокислотных остатков 5-7 (Про-Глу-Глу) несет соответствующие триплеты кодонов ЦЦТ-ГАГ-ГАГ.

У носящих дефектный ген эта последовательность имеет замену аденозинового нуклеотида (А) в среднем триплете на тимидиловый (Т). Рестрикционный энзим MstII узнает и расщепляет последовательность ЦЦТ-ГАГ-Г, но не узнает измененной последовательности в мутировавшей ДНК.

Соответственно, обработка ДНК рестриктазой MstII с последующим анализом может обнаружить эти различия и выявить патологию еще до рождения плода, у эмбриона.

Источник: http://orgchem.tsu.ru/biotech/hemo/hemo.htm

ЗнанияМед
Добавить комментарий