ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА.

В состав ряда белков входит не одна полипептидная цепь, а несколько, обладающих определенной структурной и функциональной индивидуальностью. Каждая отдельная полипептидная цепь, носит название субъединицы или протомера, а такие белки называются олигомерами или олигомерными белками.

Взаимное расположение субъединиц в пространстве, а также совокупность субъединичных контактов и взаимодействий носит название четвертичной структурыбелковой молекулы.

В стабилизации четвертичной структуры белковой молекулы принимают участие те же самые взаимодействия, что и при стабилизации третичной структуры. Следует лишь отметить, что между субъединицами не существует ковалентных связей, и стабилизация структуры осуществляется за счет полярного и гидрофобного взаимодействий.

На поверхности каждой субъединицы имеются зоны, получившие название «контактных площадок», за счет которых одна субъединица взаимодействует с другой. Контактные площадки двух соседних субъединиц комплементарны друг другу, т.е. они пространственно и функционально дополняют друг друга.

При диссоциации олигомерные белки распадаются на субъединицы, которые при определенных условиях снова могут быть объединены в исходную молекулу, т.е. происходит процесс реассоциации. Обычно она достигается медленным удалением диссоциирующего реагента. Реассоциация субъединиц представляёТТ'отТой самопроизвольный процесс - субъединицы сами находят друг друга в растворе за счет диффузии и объединяются друг с другом за счет взаимодействия своих контактных площадок.

Н^щиттим усппиирм ц\ю реассоциации является сохранение исходной, т.е. нативной третичной структуры каждой из субъединйц. Если в процессе диссоциации пространственная структура субъединиц меняется, реассоциация становится невозможной.

К особенностям строения и функционирования олигоЦерных белков можно отнести следующие:

1) Количество отдельных полипептидных цепей в молекуле белка может быть различным, так, в состав белка глутатионредуктазы входит две субъединицы, гемоглобина - четыре, глутаматдегидрогеназа -6; РНК-полимераза-до 12-13 цепей;

2) В состав олигомерных белков могут входить одинаковые или разные протомеры, например, - гомодимеры - белки, содержащие 2 одинаковых протомера; гетеродимеры - 2 разных.

3) Различные по структуре протомеры могут связывать различные лиганды

4) Взаимодействие одного протомера со специфическим лигандом вызывает конформационные изменения всего олигомерного белка и изменяет сродство других протомеров к лигандам. Это явление носит название кооперативных изменений конформации протомеров.

5) У олигомерных белков появляется новое по сравнению с одноцепочечными белками свойство - способность к аллостерической регуляции их функций.

лигомерные белки обладают особыми свойствами, которых нету белков, не имеющих четвертичной структуры. Это можно увидеть, сравнивая белок мышц ми-оглобин и белок эритроцитов гемоглобин. Вторичная и третичная структуры ми-оглобина и протомеров гемоглобина очень сходны. Оба эти белка являются гемопротеинами и выполняют в организме сходные функции, в основе которых лежит способность обратимо связывать кислород.

Кооперативные изменения.

Простетическая группа этих белков — гем — представляет собой плоскую молекулу, содержащую четыре пиррольных цикла и соединенный с ними атом железа.

Пептидная цепь миоглобина содержит 153 аминокислотных остатка. Из них примерно три четверти образуют восемь

ос-спиральных участков, обозначаемых латинскими буквами от А до Н. Плоская молекула гема расположена в углублении между спиралями Е и F. Гем соединяется с белковой частью (глобином) гидрофобными связями между пирроль-ными циклами и гидрофобными радикалами аминокислот. Атом железа в молекуле гема образует шесть координационных связей: четыре с атомами азота пиррольных колец гема, одну с атомом азота имидазольного кольца гистидина, расположенного в спирали F (проксимальный гистидин), и еще одну — с молекулой 02. Спираль Е содержит также остаток гистидина, не связанный с гемом (дистальный гистидин), но способствующий присоединению кислорода к иону железа.

Пиррольные кольца гема расположены в одной плоскости, в то время как атом железа в дезоксигемоглобине несколько выступает из этой плоскости (на0,6 ангстрема). Присоединение кислорода «выпрямляет» молекулу гема: железо перемещается в плоскость пиррольных колец. Поскольку железо связано с остатком проксимального гистидина пептидной цепи, то происходит и перемещение участка пептидной цепи, разрыв некоторых слабых связей в молекуле белка, т. е. несколько изменяется конформация белка. Таким образом, присоединение кислорода сопровождается изменением пространственной структуры. В этом отношении миоглобин и гемоглобин одинаковы, но следствия изменения их конформации различны.

Гемоглобин это гемопротеид. Это неферментный белок. В его состав входит 4 полипептидные цепи. Есть несколько видов гемоглобина: гемоглобин А, есть и фетальный гемоглобин, в состав которого входят несколько иные цепи. Миоглобин похожий по структуре белок - мышечный белок, который в отличие от гемоглобина состоит из 1 полипептидной цепи и 1-го гема. Имеет значимость в доставке кислорода внутри клетки до митохондрий.

Гем: Это очень устойчивая структура, практически это самая длинная замкнутая сопряженная система, которая образует порфириновое ядро, состоящее из 4 пиррольных колец соединенных метинильными мостиками. Кроме того здесь имеются боковые цепи

Железо связано с пиррольными ядрами, и за счет координационных связей оно связано еще и с азотом имидозольных ядер гистидина полипептидных цепей. Обеспечивается связывание кислорода и образование оксигемоглобина. Соединение в котором железо 3 валентно - метгемоглобин, образуется при действии сильных окислителей (лаки, анилиновые краски). В крови всегда присутствует метгемоглобин не выше 2%. Метгемоглобин - производное гемоглобина не способен транспортировать кислород. Восстановление гемоглобина происходит за счет фермента -метгебоглобинредуктазы. У детей этот фермент крайне неактивен.

Болезни гемоглобинов (их насчитывают более 200) называют гемоглобинозами. Принято делить их на гемоглобинопатии, в основе развития которых лежит наследственное изменение структуры какой-либо цепи нормального гемоглобина (часто их относят также к «молекулярным болезням»), и талассемии, обусловленные нарушением синтеза какой-либо нормальной цепи гемоглобина. Классическим примером наследственной гемоглобинопатии является ссрповидно-клеточная анемия. При этой патологии эритроциты в условиях низкого парциального давления кислорода принимают форму серпа. Гемоглобин S. Отличается по ряду свойств от нормального гемоглобина, в частности, после отдачи кислорода в тканях он превращается в плохо растворимую форму и начинает выпадать в осадок в виде веретенообразных кристаллоидов, названных тактоидами. Последние деформируют клетку и приводят к массивному гемолизу.имический

Гемоглобин.

Мужчины 135-180гр/л Женщины 120-16Огр/л

Изменение числа эритроцитов.

Повышение числа Э и их массы (гематокрит) в целом указывает на эритроцитоз, который может быть первичным (поражение эритропоэза, заболевания ситемы крови) или вторичным. Вторичный эритроцитоз чаще наблюдается при легочных заболеваниях, врожденных пороках сердца, при гиповентиляции, пребывании на высоте, накоплении карбоксигемоглобина при курении, молекулярных изменениях гемоглобина, нарушении выработки эритропоэтина вследствие образования опухоли или кисты. Относительное повышение Э определяется при гемоконцентрации, например, при ожогах, диарее, приеме диуретиков и т. д. Понижение НЬ и Э является прямым непосредственным указанием на анемию (малокровие). Острая кровопотеря по одного литра принципиально не влияет на морфологию Э. Если в отсутствие кровопотери число Э снижается, то, естественно, следует предположить нарушение эффективности эритропоэза. Эффективный (действительный) эритропоэз может быть оценен с помощью следуюших тестов: определения уровня утилизации железа Э, определения количества ретикулоцитов и скорости их созревания, измерения продолжительности жизни эритроцитов и других функциональных характеристик, определяющих их полноценность.

Химические свойства белков, их связь с выполняемыми белками функциями. Гидролиз белка, использование гидролизатов в медицине. Методы определения содержания белка в биологических жидкостях.

1.6. Физико-химические свойства белков: растворимость белков, ионизация и гидратация белковых молекул. Свойства белковых растворов, их использование в медицинской практике.