7.Кооперативный эффект связывания кислорода гемоглобином.

Кооперативное связывание кислорода повышает эффективность гемоглобина как переносчика кислорода. При изменении парциального давления кислорода насыщение им гемоглобина меняется быстрее, чем это происходило бы в случае независимости всех участков связывания друг от друга.

Влияние рН на сродство гемоглобина к кислороду носит название эффекта Бора. При закислении среды сродство снижается, при защелачивании – повышается.При повышении концентрации протонов (закисление среды) в тканях возрастает освобождение кислорода из оксигемоглобина. В легких после удаления угольной кислоты (в виде СО2) из крови и одновременном увеличении концентрации кислорода высвобождаются ионы Н+ из гемоглобина.

Реакция взаимодействия кислорода с гемоглобином упрощенно имеет вид:

Изменение сродства гемоглобина к кислороду в тканях и в легких при изменении концентрации ионов H+ и О2 обусловлено конформационными перестройками глобиновой части молекулы. В тканях ионы водорода присоединяются к остаткам гистидина, образуя восстановленный гемоглобин (H-Hb) с низким сродством к кислороду. В легких поступающий кислород "вытесняет" ион водорода из связи с остатком гистидина гемоглобиновой молекулы.

Механизм эффекта Бора

Кооперативное взаимодействие

Взаимовлияние протомеров олигомерного белка друг на друга называется кооперативное взаимодействие.

В легких такое взаимодействие субъединиц гемоглобина повышает его сродство к кислороду и ускоряет присоединение кислорода в 300 раз. В тканях идет обратный процесс, сродство снижается и ускорение отдачи кислорода также 300-кратное.

Объясняется такой феномен тем, что в легких при присоединении первой молекулы кислорода к железу (за счет 6-й координационной связи) атом железа втягивается в плоскость гема, кислород остается вне плоскости. Это вызывает перемещение участка белковой цепи и изменение конформации первого протомера. Такой измененный протомер влияет на другие субъединицы и облегчает связывание кислорода со второй субъединицей. Это меняет конформацию второй субъединицы, облегчая присоединение последующих молекул кислорода и изменение других протомеров.

Изменение формы субъединиц гемоглобина при присоединении кислорода

Роль 2,3-дифосфоглицерата

2,3-Дифосфоглицерат образуется в эритроцитах из 1,3-дифосфоглицерата, промежуточного метаболита гликолиза, в реакциях, получивших название шунт Раппопорта.

Функция 2,3-дифосфоглицерата заключается в снижении сродства гемоглобина к кислороду. Это имеет особенное значение при подъеме на высоту, при нехватке кислорода во вдыхаемом воздухе

8. Отличия ферментов от неорганических катализаторов.

Отлич ферментов от небиологич катализаторов:

1) скорость ферментатив р-ций выше, чем р-ций, катализир небелковыми катализаторами;

2) ферменты облад выс специфич;

3) ферментативн р-ция проход в клетке, т.е. при 37 °С, постоян атм давлении и фотизиологич значении рН;

4) скорость ферментативн р-ции может регулироваться

Общие свойства ферментов и неорганических катализаторов

1 Катализируют только термодинамически возможные реакции.

2 Не изменяют направления реакции.

3 Не смещают равновесия в сторону прямой или обратной реакции.

4 Образуют с субстратами высокореакционные промежуточные комплексы.

5 Не расходуются в процессе реакции.

Отличия ферментов от неорганических катализаторов:

1 Скорость ферментативной реакции намного выше (1 мг железа в каталазе заменяет 10 тонн неорганического железа как катализатора).

2 Ферменты работают в мягких условиях (при относительно низкой температуре, физиологических значениях рН, нормальном давлении).

3 Обладают высокой специфичностью действия (групповой или абсолютной).

4 Активность ферментов регулируется активаторами и ингибиторами.