ряда му-тантных гемоглобинов А при рН 8,6. +

Электрод Электрод

т т т т т

a b с d

Нормальный гемоглобин

Hb D (а 68) НЬ J (р 69) НЬ N (Р 95) НЬ С (Р 6)

Как распределяются места а, Ь, с и d между гемоглобинами следующего состава:

Лизин вместо аргинина Аспартат вместо глицина Глутамат вместо лизина Лизин вместо глутамата

3. Некоторые мутации гена гемоглобина оказывают влияние на

все три гемоглобина Aj, А2 и F, тогда как другие-только на один из них. Почему?

4. Если гемоглобин человека

с признаком серповидноклеточности (т.е. гетерозиготного по гену серповидноклеточности) подвергнуть электрофорезу на крахмальном геле, то выявляются

две основные полосы. Одна из них-НЬА°

(а2В2), вторая-HbS (ос2Рг)- Отсутствие

третьей полосы с промежуточной электрофоретической подвижностью дало основание думать, что гибридной молекулы oc2pps не существует. Однако в дальнейшем такой гибридный гемоглобин был обнаружен в растворе. Почему он не выявляется при электрофорезе на крахмальном геле? (Подсказка: подумайте о влиянии электрического поля на равновесие 2(а2$$^) «=* а2р2 + + a2P2S.)

5. НЬА тормозит образование

длинных волокон из HbS и последующую деформацию эритроцитов (в

серповидные клетки) при дезоксигенировании. Как объяснить этот эффект НЬА?

6. При высокой ионной силе гемоглобин расщепляется в участке

а1р2-контакта на аР-димеры. Какова способность к диссоциации окси- и дезокси-формы гемоглобина Kempsey по сравнению с гемоглобином А?

ГЛАВА 6.

Введение в энзимологию

Химические реакции в биологических системах редко протекают в отсутствие катализатора. Роль таких катализаторов выполняют специфические белки, называемые ферментами. Всем ферментам свойственны удивительно высокая каталитическая сила и специфичность. При этом активность многих ферментов регулируется. Кроме того, ряд ферментов непосредственно участвует в трансформации различных форм энергии. Рассмотрим эти отличительные свойства ферментов, имеющие крайне важное значение для биологических процессов.

6.1. Ферменты обладают огромной каталитической силой

Ферменты ускоряют реакции по крайней мере в миллион раз. В самом деле, в отсутствие ферментов скорость большинства реакций в биологических системах практически неощутима. Даже такая простая реакция, как гидратирование диоксида углерода,

НО НО

I II I II —N—С—С— N—С—С— + Н,0 II I 2

Н R] Н R2

Пептид

катализируется ферментом:

со2 + н2о н2со3.

о

Rt— С— О - R: + Н20 Эфир

В отсутствие фермента перенос С02 из тканей в кровь и затем в воздух легочных альвеол был бы неполон. Карбоангидраза, катализирующая эту реакцию, принадлежит к числу самых активных ферментов из всех известных. Каждая молекула карбоанги-дразы способна гидратировать 105 молекул С02 в 1 с. Скорость реакции гидратиро-вания С02 в присутствии фермента в 107 раз выше, чем в его отсутствие.

6.2. Ферменты обладают высокой специфичностью

Ферменты обладают высокой специфичностью как в отношении катализируемой ими реакции, так и в отношении субстратов, т.е. участвующих в реакции веществ. Каждый фермент катализирует какую-либо одну химическую реакцию или же несколько очень сходных реакций. Степень специфичности к субстрату обычно высока, а иногда практически абсолютна.

Рассмотрим в качестве примера протео-литические ферменты. Они катализируют реакцию гидролиза пептидной связи:

^± —N—С—С' + Н С—С—

Н Rl О" R2

Карбоксильный Аминный

компонент компонент

Многие протеолитические ферменты катализируют иную, но сходную реакцию, а именно гидролиз эфирной связи:

О

Ri—Сч + НО R + Н+

V

Кислота Спирт

Протеолшические ферменты сильно различаются по степени с\бстрапюй специфичности. Так, субтилиэин, сип 1сзируемый определенным видом бактерий, расщепляет пептидную связь независимо от природы прилежащей к ней боковой цепи. С друюй стороны, трипсин, как уже упоминалось в гл. 2. проявляет высокую специфичность в том отношении, чю расщепляет пептидные связи, образованные карбоксильными группами только лизина и аргинина (рис. 6.1). Тромбин, участвующий в свер1Ы-вании крови, проявляет еще более высокую специфичность, чем трипсин. Он разрывам только те пептидные связи, которые образованы карбоксильной группой аргинина и аминогруппой глицина (рис. 6.2).

Другим примером высокой степени специфичности ферментов может служить ДНК-полимераза I. Этот фермент синтезирует ДНК. соединяя дру1 с друюм четыре типа нуклеотидов строительных блоков ДНК. Последовательность нуклеотидов в синтезируемой цепи ДНК определяется последовательностью нуклеотидов в другой цепи ДНК, играющей роль матрицы (рис. 6.3). ДНК-полимераза I отличается поразительно высокой точностью в выполнении тех инструкций, которые задаются матрицей. В синтезируемых цепях ДНК ошибочно включенный нуклеотид встречается реже чем один раз на миллион.

6.3. Активность некоторых ферментов регулируется

Некоторые ферменты синтезируются в форме неактивного предшественника и переходят в