ГЕМОГЛОБИН

(от греч. haima- кровь и лат. globus-шар), осн. белок дыхат. цикла, участвующий в переносе О ₂ от органов дыхания к тканям, а в обратном направлении - СО ₂. Содержится в эритроцитах крови почти всех позвоночных и гемолимфе большинства беспозвоночных животных. Г. позвоночных (мол. м. 6,4*10⁴-6,6*10⁴) состоят из четырех попарно идентичных субъединиц (их обозначают греч. буквами; теми же буквами обозначают входящие в состав субъединиц полипептидные цепи, а также гены, кодирующие эти цепи). Каждая субъединица имеет белковую глобиновую часть, состоящую из 140-160 аминокислотных остатков, с к-рой нековалентно связан гем-ферропрото-порфирин (см. ф-лу).

Ф-цию переноса О ₂ у нек-рых видов беспозвоночных выполняют крупные гемсодержащие белки-эритрокруорины (мол. м. 0,4*10⁶-6,7*10⁶), состоящие из 30-400 субъединиц, и хлоркруорины (мол. м. 3,4*10⁶), состоящие из 190 субъединиц. Эти белки способны обратимо связывать одну молекулу О ₂ на группу тема, т. е. на субъединицу. Переносчиком О ₂ у др. видов беспозвоночных служат негемовые белки, состоящие из 8-10 субъединиц, Ч медьсодержащие гемоцианины (мол. м. 0,05*10⁷*10⁷) и железосодержащие гемэритрины (мол. м. 1*10⁵). Каждая субъединица таких белков содержит два атома металла (соотв. Сu ⁺ и Fe^{2 +}), способных связать одну молекулу О ₂.

Г. взрослого человека (НbА) имеет мол. м. 6,49*10⁴ и принадлежит к числу наиб. изученных белков. Его форма в р-ре близка к эллипсоиду с осями 6,4, 5,5 и 5,0 нм; изоэлектрич. точка 6,9. Тетрамер НЬА состоит из двух и двух субъединиц, их полипептидные цепи содержат соотв. 141 и 146 аминокислотных остатков. Известны первичная структура обеих цепей, а также пространств. структура оксигенированной, дезоксигенированной, ряда лигандированных, а также окисленной формы (содержит Fe^{3 +}) НbА. Пространств. структура субъединиц (рис. 1) характеризуется наличием восьми спиральных участков, включающих около 80% аминокислотных остатков, и внутр. полости -гемового кармана. Фиксирование тема в субъединице осуществляется в результате гидрофобных взаимод. пиррольных и винильных групп тема с алифатич. и ароматич. боковыми радикалами аминокислот, выстилающими полость кармана, а также благодаря координационной связи (направлена перпендикулярно к плоскости кольца тема) Fe²⁺ с аксиальным лигандом-имидазольной группой гистидина (т. наз. проксимальный гистидин). При оксигенации молекула О ₂ занимает шестое вакантное место в координационной сфере Fe²⁺. Связывание происходит обратимо, без окисления железа, с образованием стабильного оксигенированного комплекса НbО ₂. Одна молекула Г. способна присоединить 4 молекулы О ₂ -по одной на группу тема.

Рис. 1. Схема упаковки поли-пептидной цепи субъединицы гемоглобина. Точками обозначены положения С атомов аминокислотных остатков; 1 -гем; 2-проксимальный остаток гистидина>.

Субъединицы и прочно удерживаются в составе тетрамера Г. множественными ван-дер-ваальсовыми взаимод. и водородными связями; дезоксигенированная форма НbА стабилизирована кроме того неск. ионными связями внутри и между субъединицами. Теграмер Г.-кооперативная структура, в к-рой существует взаимод. пространственно разобщенных между собой групп (т. наз. гем-гем взаимодействие). Это проявляется в облегчении присоединения к тетрамеру последующих молекул О ₂ по мере протекания оксигенирования, что значительно увеличивает эффективность переноса О ₂ при физиол. условиях по сравнению с мономерными Г. и миоглобином (белок, депонирующий О ₂ в мышцах). Присоединение О ₂ к молекуле Г. сопровождается значит. конформационными перестройками пространств. структуры субъединиц и тетрамера в целом.

Сродство Г. к О ₂ является основным физ.-хим. показателем функциональных св-в Г.; его принято характеризовать зависимостью степени оксигенирования Г. от парциального давления кислорода (кислородно-диссоционная кривая, или КДК, рис. 2), а также величиной , при к-рой достигается оксигенирование 50% Г. (р ₅₀)- Нормальная величина р ₅₀ НbА в крови при физиол. условиях [37